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IoTアプリケーションがフォグコンピューティングを必要とする理由

  • 2018.06.01

産業界のエキスパートは、今日の多くのIoTシステムに採用されているクラウドコンピューティングモデルは、今後数年間でオンラインに移行する数十億のIoTデバイスによって生成されるデータ量に対応できないと警鐘を鳴らしています。これに加えて、これらのデバイスは、さまざまなプロトコルを使用して多数のフォーマットでデータを生成することで、その収集とリアルタイム処理を困難なものにします。この記事では、フォグコンピューティングモデルと今日のIoTアプリケーションにおいて、それがなぜ必要であるかを見ていきます。

フォグコンピューティングとは何ですか?

フォグコンピューティングは、Cisco によって提唱された用語で、クラウドとIoTエッジデバイス間のフォグ層と呼ばれる中間層のデバイスでのコンピューティングを記述することに使用されています。フォグ層は、基本的に産業用コントローラ、ゲートウェイコンピュータ、スイッチ、コンピューティング、ストレージ、および接続サービスを提供するI/Oデバイスで構成されるフォグノードから構成されます。フォグコンピューティングモデルは、デバイスが存在するネットワークのエッジの近くにクラウドを拡張し、エッジインテリジェンスを容易にします。

クラウドコンピューティング vs. フォグコンピューティング

IoTにおけるクラウドコンピューティングモデルは、データ処理の一元化です。これに対して、フォグコンピューティングは、計算能力、ストレージ容量、デバイスコントロール機能、およびデバイスに近いネットワークパワーに移行することに重点を置いています。

IoTが進化して事実上すべてのビジネス領域に拡大するにつれて、ハイスピードデータ処理、ビッグデータの分析、および応答時間の短縮が標準になりつつあります。現在の集中型クラウドベースのモデルではこれらの要件を満たすことは困難ですが、フォグコンピューティングモデルの分散アーキテクチャは、コンピューティングリソースとアプリケーションサービスをエッジに近づけることにより、高速な応答時間の短縮を実現できます。

フォグコンピューティングは、地理的に分散したエンドデバイスを使ったIoT ベースシステムにおいて優れた動作をしますが、クラウドベースのシステムへのコネクティビティが不規則であることから、レーテンシ(待ち時間)が短くなることが重要です。クラウドにデータを送信して戻すことが不可能なテラバイトオーダで定期的にデータを生成するIoTアプリケーションでは、フォグコンピューティングモデルが優れた候補となります。

クラウドコンピューティングを推奨: フォグコンピューティングを推奨:

時間に敏感ではなく、次のようなリアルタイム応答を必要としないアプリケーション:

  • ビッグデータ分析とダッシュボード
  • データ/パターン分析と機械学習
  • シミュレーションと最適化
  • 予測保守
  • 長期間のデータ保存

時間に敏感で、リアルタイム応答が必要な重要なアプリケーション:

  • データの収集と前処理
  • 状態監視
  • ルールベースの意思決定
  • 短期間のデータ保存

分散されたロケーションのサイトで大量のデータを処理し、応答時間が速いIoTアプリケーションは、複数のクラウドリソースとフォグリソースの両方で構成されるハイブリッドモデルにより優れたサービスを提供します。

フォグコンピューティングにおけるフォグノードの役割

フォグコンピューティングモデルの中心には、フォグノードがあります。フォグノードは、地理的に分散されたリソースである多くのデバイスの中心にあり、ネットワーク内のどこにでも配置できます。

フォグノードの理想的なプロファイルが何をすべきかについての議論は進行中ですが、フォグノードの重要な責務は次のとおりです:

  • IoTデバイスからリアルタイムデータを受信
  • IoT対応アプリケーションを実行してリアルタイム分析
  • 通常、ミリ秒単位でリクエストに応答することが可能
  • 必要なデータがクラウドに転送されるまで一時的なデータストレージを提供
  • デバイスからクラウドに収集されたデータの定期的な要約を転送
  • クラウドから複数のロケーションに分散したデバイスへのアプリケーションを展開

産業用の信頼性を備え、open Linuxおよび Dockerコンテナの組み合わせを実行し、ベンダ独自のアプリケーションを組み込んだスマートゲートウェイ(コンピュータまたはルータ)をベースにしたフレームワークは、フォグコンピューティングの理想的なソリューションとしてうたわれています。Linux openプラットフォームにより、IoTアプリケーションのITインフラストラクチャへの移植が容易になり、マルチベンダのサポートとプログラマビリティが提供されます。ソリューションプロバイダの中には、OSとアプリケーション間の、ある特定の機能の詳細な実装を隠す手段である抽象化レイヤを提案して、フォグノード上のアプリケーションの展開とマネージメントを容易にするものがあります。これらの機能により、フォグノードは、センサやフィールドモニタから受信した大量のデータをインテリジェントに処理し、重要なデータまたはデータの要約のみをクラウドに転送することができます。

Moxaのソリューション

Moxaのフォグコンピューティングソリューションは、Moxaの産業用Linuxをベースとした強力なデータ収集とデバイスコントロールプラットフォームで構成されています。詳細については、ホワイトペーパー「IoTアプリケーションがフォグコンピューティングを必要とする5つの理由」をダウンロードしてください。Moxaは、発電および配電、水、石油/天然ガス、交通輸送、ビルオートメーションといった公共インフラストラクチャプロジェクトの長期的なソリューションのニーズに対応するため、Linux Foundationが主催するCIP(Civil Infrastructure Platform)プロジェクトの提携を通じて、Codethink、日立、Plat'Home、Renesas 、Siemens、東芝と、10年以上持続できるLinuxベースの組み込みソフトウェアプラットフォームを構築しました。目標は、IoT対応の民間インフラストラクチャの管理および監視、安全でセキュア、信頼性が高く、拡張性があり、持続可能なものを実現するためのOpenソースプラットフォームを作成することです。CIPの詳細については、CIP Webサイト(英語) を参照してください。

ホワイトペーパー:IoTアプリケーションがフォグコンピューティングを必要とする5つの理由

フォグコンピューティングを必要とする理由

産業界のエキスパートは、今日の多くのIoTシステムに採用されているクラウドコンピューティングモデルは、今後数年間でオンラインに移行する数十億のIoTデバイスによって生成されるデータ量に対応できないと警鐘を鳴らしています。これに加えて、これらのデバイスはさまざまなプロトコルを使用して多数のフォーマットでデータを生成することで、その収集とリアルタイム処理を困難にします。

このホワイトペーパーでは、フォグコンピューティングモデルと、今日のIoTアプリケーションにおいて、それがなぜ必要であるかを見ていきます。