Az IoT, azaz a tárgyak internete világszerte átalakítja az informatikai környezetet, és máris számos jövőbe mutató projekt kulcsfontosságú technológiájának tekintik. A hagyományos IoT-architektúrák, ahol az adatok központilag kerülnek gyűjtésre és feldolgozásra, a sávszélesség korlátai miatt nem képesek végtelenül skálázódni. A ködszámítástechnika területén olyan lehetséges megoldásokat fejlesztenek, amelyek az IoT megvalósításával kapcsolatos ilyen problémákra adnak választ.

Mi az a ködszámítástechnika? Meghatározás

A ködszámítás egy olyan felhőtechnológia, amelyben a végberendezések által generált adatok nem közvetlenül a felhőbe kerülnek, hanem decentralizált mini adatközpontokban előfeldolgozásra kerülnek. A koncepció egy olyan hálózati struktúrát foglal magában, amely a hálózat külső peremétől (ahol az adatok az IoT-eszközök által generálódnak) egy központi adatvégpontig terjed egy nyilvános felhőben vagy egy magán adatközpontban (magánfelhő).

A „ködösítés” célja a kommunikációs távolságok rövidítése és a külső hálózatokon keresztül történő adatátvitel csökkentése. A ködcsomópontok a hálózat közbenső rétegét képezik, ahol eldöntik, hogy mely adatokat dolgozzák fel helyben, és melyeket továbbítanak a felhőbe vagy egy központi adatközpontba további elemzés vagy feldolgozás céljából.

Az alábbi sematikus ábra a ködszámítástechnika architektúrájának három rétegét mutatja be:

Kép: 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.
  • Peremréteg: a peremréteg az IoT architektúra összes „intelligens” eszközét (peremkészülékeit) tartalmazza. A peremrétegből generált adatok vagy közvetlenül a készüléken kerülnek feldolgozásra, vagy a ködrétegben található szerverre (ködcsomópontra) kerülnek továbbításra.
  • Ködréteg: a ködréteg számos nagy teljesítményű szervert tartalmaz, amelyek az élrétegből fogadják az adatokat, előfeldolgozzák és szükség szerint feltöltik a felhőbe.
  • Felhőréteg: a felhőréteg a ködszámítástechnikai architektúra központi adatvégpontja.

A ködös rendszerek referenciaarchitektúráját az OpenFog Consortium (ma Industry IoT Consortium (IIC)) fejlesztette ki. További fehér könyvek a ködös számítástechnikáról az IIC weboldalán találhatók.

Miben különbözik a ködszámítástechnika a felhőszámítástechnikától?

A köd- és felhőalapú számítástechnikát az erőforrások biztosítása és az adatok feldolgozásának módja különbözteti meg egymástól. A felhőalapú számítástechnika általában központosított adatközpontokban zajlik. Az erőforrásokat, például a feldolgozási teljesítményt és a tárolókapacitást, háttérszerverek csomagolják össze, és a hálózaton keresztül bocsátják az ügyfelek rendelkezésére. Két vagy több végberendezés közötti kommunikáció mindig egy háttérszerveren keresztül zajlik.

Az intelligens gyártásban használt rendszerekhez hasonló rendszereknél az adatoknak folyamatosan cserélődniük kell számtalan végberendezés között, ami egy ilyen architektúrát a határain túlra kényszerít. A ködszámítás az adatforráshoz közeli közbenső feldolgozást használ, hogy csökkentse az adatközpontba továbbított adatmennyiséget.

Miben különbözik a ködszámítás az élszámítástól?

A felhőalapú számítástechnikát azonban nem csak a nagyméretű IoT-architektúrák adatátviteli sebessége terheli a határainak végéig. Egy másik probléma a késleltetés. A központosított adatfeldolgozás mindig időbeli késleltetéssel jár a hosszú átviteli útvonalak miatt. A végberendezéseknek és érzékelőknek az adatközpont szerverén keresztül kell kommunikálniuk egymással, ami késlelteti a kérés külső feldolgozását és a válaszadást. Az ilyen késleltetési idők problémát jelentenek az IoT-támogatott gyártási folyamatokban, ahol a valós idejű információfeldolgozás elengedhetetlen ahhoz, hogy a gépek azonnal reagálhassanak, ha valami probléma adódik.

A késleltetési probléma egyik megoldása az edge computing, a fog computing keretrendszerén belüli koncepció, amelyben az adatfeldolgozás nemcsak decentralizált, hanem közvetlenül a végberendezésben, a hálózat szélén történik. Minden intelligens eszköz saját mikrokontrollerrel van felszerelve, amely lehetővé teszi az alapvető adatfeldolgozást és a kommunikációt más IoT-eszközökkel és érzékelőkkel. Ez nemcsak a késleltetést csökkenti, hanem a központi adatközpont adatátviteli sebességét is.

Bár a ködszámítás és az élszámítás szorosan kapcsolódnak egymáshoz, nem ugyanazok. A döntő különbség abban rejlik, hogy hol és mikor történik az adatok feldolgozása. Az élszámításnál az adatok feldolgozása ott történik, ahol azok keletkeznek, és a legtöbb esetben az adatok feldolgozás után azonnal továbbításra kerülnek. Ezzel szemben a ködszámítás több forrásból származó nyers adatokat gyűjt és dolgoz fel egy olyan adatközpontban, amely az adatforrás és a központi adatközpont között helyezkedik el. Az adatok ilyen módon történő feldolgozása lehetővé teszi, hogy elkerülhető legyen a nem releváns adatok vagy eredmények továbbítása a központi adatközponthoz. Az, hogy az edge computing, a fog computing vagy ezek kombinációja a legjobb megoldás, nagymértékben függ az egyes felhasználási esetektől.

Milyen előnyei vannak a ködszámítástechnikának?

A ködszámítástechnika megoldásokat kínál a felhőalapú IT-infrastruktúrákkal kapcsolatos számos problémára. Elsőbbséget biztosít a rövid kommunikációs útvonalaknak, és minimálisra csökkenti a felhőbe történő feltöltést. Íme a legfontosabb előnyök:

  1. Kevesebb hálózati forgalom: a ködszámítás csökkenti az IoT-eszközök és a felhő közötti forgalmat.
  2. Költségmegtakarítás harmadik fél hálózatainak használatával: a hálózati szolgáltatók magas költségeket viselnek a felhőbe történő nagy sebességű feltöltésért. A ködszámítástechnika ezeket csökkenti.
  3. Offline elérhetőség: a ködszámítástechnika architektúrájában az IoT-eszközök offline is elérhetők.
  4. Kevesebb késleltetés: a ködszámítás lerövidíti a kommunikációs útvonalakat, gyorsítva az automatizált elemzési és döntéshozatali folyamatokat.
  5. Adatbiztonság: a fog computing esetében az eszközadatok gyakran előfeldolgozásra kerülnek a helyi hálózatban. Ez lehetővé teszi olyan megvalósítást, amelynek során az érzékeny adatok a vállalaton belül maradhatnak, vagy titkosíthatók, illetve anonimizálhatók, mielőtt a felhőbe feltöltésre kerülnek.

Melyek a ködszámítás hátrányai?

A decentralizált feldolgozás mini adatközpontokban is jár bizonyos hátrányokkal. A fő hátrányok a decentralizált rendszer karbantartásának és kezelésének költségei és bonyolultsága. A ködszámítástechnikai rendszerek hátrányai a következők:

  1. Magasabb hardverköltségek: a ködszámításhoz az IoT-eszközöket és érzékelőket további feldolgozóegységekkel kell felszerelni, hogy lehetővé váljon a helyi adatfeldolgozás és az eszközök közötti kommunikáció.
  2. Megnövekedett karbantartási követelmények: a decentralizált adatfeldolgozás több karbantartást igényel, mivel a feldolgozás és a tárolás helyszínei az egész hálózaton elosztva vannak, és a felhőalapú megoldásokkal ellentétben nem lehet őket központilag karbantartani vagy kezelni.
  3. További hálózati biztonsági követelmények: a ködszámítás sebezhető a man-in-the-middle támadásokkal szemben.
Ugrás a főmenübe