IoT, internet vecí, mení IT prostredie po celom svete a už teraz je považovaný za kľúčovú technológiu pre mnoho projektov zameraných na budúcnosť. Tradičné architektúry IoT, kde sa údaje zhromažďujú a spracúvajú centrálne, nie sú schopné nekonečného škálovania kvôli obmedzeniam, ako je šírka pásma. V oblasti fog computingu sa vyvíjajú možné riešenia na riešenie takýchto problémov spojených s implementáciou IoT.

Čo je fog computing? Definícia

Fog computing je cloudová technológia, pri ktorej sa údaje generované koncovými zariadeniami nenačítavajú priamo do cloudu, ale sa najskôr spracúvajú v decentralizovaných mini dátových centrách. Koncepcia zahŕňa sieťovú štruktúru, ktorá sa rozširuje od vonkajšieho obvodu siete (kde údaje generujú zariadenia IoT) až po centrálny dátový koncový bod vo verejnom cloude alebo súkromnom dátovom centre (súkromný cloud).

Cieľom „fogging“ je skrátiť komunikačné vzdialenosti a znížiť prenos dát cez externé siete. Fog uzly tvoria medzivrstvu v sieti, kde sa rozhoduje, ktoré dáta sa spracujú lokálne a ktoré sa odošlú do cloudu alebo do centrálneho dátového centra na ďalšiu analýzu alebo spracovanie.

Nasledujúca schematická ilustrácia znázorňuje tri vrstvy architektúry fog computingu:

Obrázok: Schematic diagram of an IoT architecture’s edge, fog, and cloud layers
In fog computing, data storage and preprocessing resources are available in a decentralised manner across the network. Instead of having to rely solely on a public cloud or a central data centre, these resources can be accessed through fog nodes on an intermediate layer within the network.
  • Okrajová vrstva: okrajová vrstva zahŕňa všetky „inteligentné“ zariadenia architektúry IoT (okrajové zariadenia). Dáta generované z okrajovej vrstvy sa buď spracúvajú priamo na zariadení, alebo sa prenášajú na server (fog node) vo fog vrstve.
  • Hmlová vrstva: hmlová vrstva zahŕňa rad výkonných serverov, ktoré prijímajú údaje z okrajovej vrstvy, spracúvajú ich a podľa potreby odosielajú do cloudu.
  • Cloudová vrstva: cloudová vrstva je centrálnym dátovým koncovým bodom architektúry fog computingu.

Referenčná architektúra pre systémy fog bola vyvinutá konzorciom OpenFog Consortium (teraz Industry IoT Consortium (IIC)). Ďalšie biele knihy o fog computingu nájdete na webovej stránke IIC.

V čom sa fog computing líši od cloud computingu?

Fog computing a cloud computing sa od seba líšia spôsobom poskytovania zdrojov a spracovaním údajov. Cloud computing sa zvyčajne vykonáva v centralizovaných dátových centrách. Zdroje, ako je výpočtový výkon a úložisko, sú zoskupené na backendových serveroch a sprístupnené klientom prostredníctvom siete. Komunikácia medzi dvoma alebo viacerými koncovými zariadeniami prebieha vždy prostredníctvom servera na pozadí.

Systémy, ako sú tie, ktoré sa používajú v inteligentnej výrobe, vyžadujú nepretržitú výmenu údajov medzi nespočetnými koncovými zariadeniami, čím sa takáto architektúra dostáva za svoje limity. Fog computing využíva medziprechodné spracovanie v blízkosti zdroja údajov, aby sa znížila priepustnosť údajov do dátového centra.

V čom sa fog computing líši od edge computingu?

Nie je to však len priepustnosť dát veľkých architektúr IoT, ktorá posúva cloud computing na hranice svojich možností. Ďalším problémom je latencia. Centralizované spracovanie dát je vždy spojené s časovým oneskorením kvôli dlhým prenosovým cestám. Koncové zariadenia a senzory musia komunikovať medzi sebou prostredníctvom servera v dátovom centre, čo má za následok oneskorenie externého spracovania požiadavky aj odpovede. Takéto latenčné časy sa stávajú problematickými vo výrobných procesoch podporovaných IoT, kde je spracovanie informácií v reálnom čase nevyhnutné, aby stroje mohli okamžite reagovať v prípade incidentu.

Jedným z riešení problému latencie je edge computing, koncept v rámci fog computingu, pri ktorom je spracovanie údajov nielen decentralizované, ale prebieha priamo v koncovom zariadení na okraji siete. Každé inteligentné zariadenie je vybavené vlastným mikrokontrolérom, ktorý umožňuje základné spracovanie údajov a komunikáciu s inými zariadeniami a senzormi IoT. To nielen znižuje latenciu, ale aj priepustnosť údajov v centrálnom dátovom centre.

Hoci fog computing a edge computing sú úzko prepojené, nie sú to rovnaké veci. Kľúčový rozdiel spočíva v tom, kde a kedy sa údaje spracúvajú. Pri edge computingu sa údaje spracúvajú tam, kde sa generujú, a vo väčšine prípadov sa údaje odosielajú ihneď po spracovaní. Naopak, fog computing zbiera a spracúva surové údaje z viacerých zdrojov v dátovom centre, ktoré sa nachádza medzi zdrojom údajov a centralizovaným dátovým centrom. Spracovanie údajov týmto spôsobom umožňuje vyhnúť sa odosielaniu irelevantných údajov alebo výsledkov do centrálneho dátového centra. Či je najlepšie edge computing, fog computing alebo kombinácia oboch, závisí vo veľkej miere od konkrétneho prípadu použitia.

Aké sú výhody fog computingu?

Fog computing ponúka riešenia rôznych problémov spojených s cloudovými IT infraštruktúrami. Uprednostňuje krátke komunikačné cesty a minimalizuje nahrávanie do cloudu. Tu sú najdôležitejšie výhody:

  1. Menej sieťového prevádzky: fog computing znižuje prevádzku medzi zariadeniami IoT a cloudom.
  2. Úspora nákladov vďaka využívaniu sietí tretích strán: poskytovatelia sietí znášajú vysoké náklady na vysokorýchlostné nahrávanie do cloudu. Fog computing tieto náklady znižuje.
  3. Dostupnosť offline: v architektúre fog computingu sú zariadenia IoT dostupné aj offline.
  4. Menej oneskorenia: fog computing skracuje komunikačné cesty, čím urýchľuje automatizované procesy analýzy a rozhodovania.
  5. Bezpečnosť údajov: vo fog computingu sú údaje zo zariadení často predspracované lokálnou sieťou. To umožňuje implementáciu, pri ktorej citlivé údaje môžu zostať v rámci spoločnosti alebo môžu byť šifrované alebo anonymizované pred odoslaním do cloudu.

Aké sú nevýhody fog computingu?

Decentralizované spracovanie v mini dátových centrách má tiež svoje nevýhody. Hlavnými nevýhodami sú náklady a zložitosť údržby a správy distribuovaného systému. Nevýhody systémov fog computingu sú:

  1. Vyššie náklady na hardvér: fog computing vyžaduje, aby boli zariadenia a senzory IoT vybavené dodatočnými procesorovými jednotkami, ktoré umožňujú lokálne spracovanie údajov a komunikáciu medzi zariadeniami.
  2. Zvýšené požiadavky na údržbu: decentralizované spracovanie údajov vyžaduje väčšiu údržbu, pretože miesta spracovania a ukladania sú rozložené po celej sieti a na rozdiel od cloudových riešení nemožno ich centrálne udržiavať ani spravovať.
  3. Dodatočné požiadavky na bezpečnosť siete: fog computing je zraniteľný voči útokom typu „man-in-the-middle“.
Prejsť na hlavné menu