昨年後半からIoT業界でもEdge Computingの声がちらほら話題になりました。昨年11月、パシフィコ横浜のEmbedded Technology展もEdgeTechと展示会名を変えて開催されました。Embedded Technology展には、私自身も10年前に何度か出展した経験がありました。
今回は、The Things Networkコミュニティ版とIoTアプリケーションサーバーとして当社でも取り上げているTagoIO社のブログです。今度のIoT業界も繋がるIoTデバイスが指数関数的に増加してくるはずです。その時のIoTシステム構築の手法を考える上で参考になります。
*オリジナルソース：TagoIOテックブログより
Edge computing vs cloud computing; What are the differences? - TagoIO
エッジコンピューティングとクラウドコンピューティング、その違いは？
IoTにおけるエッジコンピューティングとクラウドの違い
当初、誰もがIoTソリューションのすべてをクラウドに置き、それがベストだと言っていた！しかし今、新しいトレンドはエッジに移行しているようだが、なぜエッジ・コンピューティングがこれほど人気なのだろうか？
このようなトレンドを分析し、真に解釈するのが難しいのは、クラウドにせよエッジにせよ、これらの考え方が、企業や個人がどちらかが流行りだしたらすぐに切り替えるような、単にすぐに消えていく流行ではないからだ。それならば、特定のシナリオを1つずつ見て、何が最も効果的かを区別する方がずっと合理的だ。
例えば、IoTソリューションをネットワークのエッジに近づけることで、レイテンシー、プライバシー、コストの削減など、多くのメリットがあります。しかし、アプリケーションのインテリジェンスをどこに配置するかを決める前に、あらゆる要素を考慮することも重要です。
この記事では、エッジ・コンピューティングとクラウド・コンピューティングの違いを見ていき、フォグ・コンピューティングについても少し紹介します。IoTソリューションをエッジに置くべきか、クラウドに送るべきかを見極める一助となれば幸いです！
エッジ・コンピューティングとは？
まず最初に、エッジ・コンピューティングとは何かを知ることが重要だ。エッジコンピューティングとは、分散コンピューティングパラダイムであり、計算とデータストレージを必要な場所に近づけることで、応答時間を改善し、帯域幅を節約します。エッジ・コンピューティング・アプリケーションは、センサー、セルタワー、産業用ロボットなど、ネットワークの「エッジ」にあるデバイスに導入されることが多いです。
IoTにおけるエッジコンピューティングの使用例
エッジコンピューティングを使用するIoTアプリケーションを目にするほとんどのケースは、応答時間が決定的に重要な場合に起こり、これがエッジコンピューティングを利用する主な理由の1つになります。また、IoTデバイスが収集したデータをクラウドに送信する前に、プライバシーの観点からローカルで処理する必要がある場合もあります。そして最後になるが、IoTソリューションでエッジコンピューティングを使用する経済的な理由もあります。 特に、エッジで購入した秒数が重要な意味を持つAIアプリケーションです。
- AIアプリケーション： AI IoTアプリケーションでは、低レイテンシーと高パフォーマンスが要求されることが多く、これがエッジコンピューティングの2つの利点です。 エッジ・デバイスは、クラウド・サービスよりも高速にデータを処理でき、同時に高いレベルのプライバシーとセキュリティを提供できます。
特に、大量のデータをリアルタイムで処理する必要がある場合は、エッジ・コンピューティング環境の構築コストの方が、追加の帯域幅を支払うよりも安くなります。
- 分散システム： アプリケーションの設置場所が太平洋の真ん中でも砂漠でも、エッジ・コンピューティングを使えばIoTを利用することができます。すべての処理はローカルで実行可能であり、実際多くの場合、ローカルで実行されるべきであり、どのような場所でもいつでも利用できるようにします。場合によっては、エッジはさまざまな場所に分散した多数のサイトに拡張できます。
IoTにおけるエッジコンピューティングの課題
しかし、エッジIoTソリューションについて語る際には、特に必要とされるインフラが非常に高価で管理が複雑になる可能性があるため、まだ直面する課題があります。 State of the edge report 2021（エッジの現状レポート2021）には、次のような記述があります： 「増大するデバイスとインフラのエッジ需要をサポートするためには、莫大なインフラ投資が必要です。2019年から2028年にかけて、ITサーバー機器やエッジコンピューティング設備の新規・更新に、最大8,000億米ドルの累積資本支出が行われると予測しています。これらの支出は、デバイス・エッジとインフラ・エッジの設備に比較的均等に配分されるでしょう」。
企業は、さまざまな遠隔地に設置可能なエッジコンピュータの保守・管理に必要なリソースを考慮する必要があります。エッジコンピュータと統合された分散型リモートマイクロデータセンターの中には、より大規模で集中型のデータセンターで必要とされるものと同様に、リソースを集中的に必要とするものもあります。
クラウド・コンピューティングはどうでしょうか？
クラウド・コンピューティングIoTには、リソースを迅速かつ容易に拡張できること、従量課金制であること、必要に応じて増減できるため柔軟性が高まることなど、多くの利点があります。これらはクラウド・コンピューティングが提供できるメリットの一例に過ぎませんが、まだまだ多くのメリットがあります！
IoTにおけるクラウドの課題
エッジコンピューティングやフォグコンピューティングの代わりにクラウドコンピューティングを使用する際に直面する課題には、クラウドサーバーとの間でデータがより遠くまで移動することによる遅延の増加、データが傍受される可能性のあるインターネットを経由することになるためセキュリティの問題、そしてそれを使用できるようにするための常時インターネット接続の必要性などがあります。
クラウドにおけるIoTソリューション
IoTソリューションは、主にクラウドベースのアプリケーションが提供するスケーラビリティ、柔軟性、低遅延などの利点により、クラウドベースのアプリケーションでますます使用されるようになっています。
この柔軟性を示すように、IoTソリューションはクラウドベースのアプリケーションにおいて、以下のようなさまざまな方法で使用することができます：
- デバイスの監視と管理： デバイスの監視と管理：IoTソリューションは、クラウドベースのアプリケーションでデバイスの監視と管理に使用できます。これには、デバイスのステータスの監視、デバイスからのデータ収集、デバイスへのコマンド送信などが含まれます。
- データの分析： IoTソリューションは、デバイスから収集したデータを分析するために使用できます。このデータを使用して、デバイス、アプリケーション、システム全体のパフォーマンスを向上させることができます。
- セキュリティの向上： IoTソリューションは、クラウドベースのアプリケーションのセキュリティを向上させるために使用できます。これには、異常な動作をするデバイスの特定や、デバイスやデータへのアクセス制御の管理などが含まれます。
フォグ・コンピューティング
フォグコンピューティングは、クラウドコンピューティングの分散型形態です。フォグコンピューティングのノードは、エッジとクラウドの間にある。フォグ・コンピューティングの主な目的は、クラウドに送信する必要のある情報とそうでない情報をフィルタリングすることです。フォグはまた、クラウドが動作する前に不要なデータを処理する必要がないため、待ち時間の短縮にも役立ちます。OpenFog Consortiumが定義する、よりシンプルで広範な別の言い方をすれば、次のようになります： 「フォグ中心のアーキテクチャは、従来のクラウドベースのアーキテクチャやインテリジェントなエッジデバイスだけではうまく実装できない、特定のビジネス問題のサブセットに対応するものです。
エッジ・コンピューティング・ハードウェア
予想通り、エッジコンピューティングを使用する場合は、情報を処理するためのハードウェアが不可欠であり、エッジコンピューティングに必要な10の基本的なコンピュータ・ハードウェアに記載されているように、過酷な環境条件に耐えるために、エッジコンピューティングのハードウェアは耐久性があり、小型でなければならなりません。また、さまざまな電源に対応できるよう、電力範囲も広くなければなりません。さらに、ハードウェアが実行するタスクの性能要件も満たさなければなりません。これらの要件を満たすことで、エッジコンピューティングは信頼性が高く効率的なデータ処理方法を提供できます。
このようなタイプのハードウェアを提供する企業の例としては、シーメンス、アドバンテック、AAEONなどがあります。いずれも、エッジ・コンピューティングをサポートするさまざまなタイプの製品を持っています。例えば、シーメンスは、エッジコンピューティング・アプリケーション用に設計された新しいSimatic IoT2050産業用PCを提供しています。アドバンテックは、コンパクトなモジュール式で、Wi-Fi、BLE、LTE、LoRaWANなどのさまざまな接続オプションをサポートするIoTゲートウェイ、コンパクトコンピュータ、およびその他のシステムの完全な製品ラインを提供しています。また、ASUSの子会社であるAAEONは、箱から出してすぐに使える完全な産業用IoTゲートウェイであるSRG-APLを含む、産業用組み込みシステムの非常に素晴らしい製品ラインを提供しています！
エッジ・コンピューティング・ソフトウェアもお忘れなく
エッジコンピューティングの最も重要なステップはリアルタイムのデータ処理です。TagoCoreは強力なIoTプラットフォームであり、企業がエッジコンピューティング・ソリューションを展開・管理し、クラウド上で作業することを可能にします。TagoCoreを利用することで、企業はスピード、信頼性、セキュリティの向は、ど、フォグとエッジコンピューティングの利点を活用することができます。TagoCoreはまた、デバイスやセンサーをクラウドに簡単に接続し、企業がデータを収集することを可能にします。
IoTソリューションはビジネスに様々な形で役立ちますが、自社のソリューションがクラウド上で処理した方が良いのか、エッジ上で処理した方が良いのか、あるいは両方をミックスした方が良いのかを見極めることが重要です！
The Things Stackは、以下の環境で構築が可能となります。
- Docker
- AWS Cloudformation templates
- Kubernetes