Einige Industrie- und Geschäftsprozesse sind so kritisch, dass der Einsatz von Cloud Computing die Produktivität und Effizienz des gesamten Systems verlangsamt. Hier kommt Fog Computing zu Ihrer Rettung.
Der Technologieraum verändert sich schnell und neue IT-Technologien dominieren den Markt. Laut dem Gartner Hype Cycle 2022 sorgen derzeit viele rechner- und speicherbezogene Technologien in kurzer Zeit für einen massiven Hype.
Einige davon sind zum Beispiel Computational Storage, Industrie-Cloud-Plattformen, Cybersecurity-Mesh-Architektur usw. Eine aufstrebende Technologie im Industrie-Cloud-Betrieb ist Fog-Computing. Es schlägt eine Brücke zwischen blitzschnellem Edge-Computing und mittelschnellem Cloud-Computing.
Wenn Ihr Unternehmen auf überkritische Aufgaben steht, die schnell und mit hoher Sicherheit ausgeführt werden müssen, dann entscheiden Sie sich für Edge Computing. Was aber, wenn Edge-Computing-Hardware die Datenmenge, die die Maschinen vor Ort produzieren, nicht verarbeiten kann? Sie verwenden Nebelnetzwerke.
Lesen Sie weiter, um Fog Computing von der Grundstufe aus zu lernen, zusammen mit einigen hochwertigen weiteren Lernressourcen, um Fog Computing in einer geschäftlichen oder beruflichen Funktion zu meistern.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Fog-Computing?
Fog Computing ist ein dezentralisiertes Netzwerk von Computerinfrastruktur oder Datenverarbeitungsprozessen, bei denen sich Computerressourcen zwischen dem Gerät oder der Datenquelle und einem zentralen Rechenzentrum oder einer Cloud-Computing-Infrastruktur eines Drittanbieters befinden.
Cisco hat 2012 den Begriff Fog Computing entwickelt, um eine Alternative zum Cloud Computing zu definieren, die näher an den Maschinen oder Anwendungen bleibt, bei denen die Datenverarbeitungsgeschwindigkeit schneller sein muss oder der Prozess sich verlangsamen oder fehlschlagen kann.
Später im Jahr 2015 gründeten führende Hardware- und Softwareentwickler wie Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings und Cisco Systems das OpenFog Consortium, um das Wachstum von Fog Computing zu fördern.
Derzeit ist Fog Computing ein beliebter Name in industriellen Nischen, in denen Hochgeschwindigkeits-Datenverarbeitung am Rand des Cloud-Netzwerks erfolgen muss. Es hat ein paar Synonyme, wie hier erwähnt:
- Nebelnetzwerk
- Beschlagen
Fog Networking ist eine Brücke zwischen Edge Computing und Cloud Computing. Um Bandbreitenkosten zu sparen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen, können IoT-fähige Fertigungsprozesse, Heimautomatisierung, Sicherheitssysteme usw. eine zusätzliche Rechenleistungsschicht namens Fogging einsetzen.
Diese Rechenschicht wird über Speicher-, Verarbeitungs- und Analyse-Apps verfügen. Abhängig von einem vorkonfigurierten Satz von Anweisungen werden die Daten direkt an eine Fog-Computing-Infrastruktur weitergeleitet, die näher am IoT-Gerät oder an Sensoren liegt, die Daten aus der Betriebsumgebung sammeln.
Es ist derselbe Ort, an dem Sie Ihr Edge-Computing-System aufbewahren. Sie können also Edge- und Fog-Computing als näher beieinander betrachten, und Cloud-Computing bleibt viel weiter entfernt.
Wenn Edge-Computing keine Daten verarbeiten kann, gehen die gesammelten Daten an ein Fog-Networking-System. Es wird entweder die Daten verarbeiten und die IoT-Systeme mit einigen Entscheidungen beauftragen. Später speichert es die verarbeiteten Daten zu Archivierungszwecken in der Cloud.
Wie funktioniert Fog Computing?
Ein Fog Networking Framework besteht je nach industrieller Anwendung aus verschiedenen Hardwarekomponenten und Softwarefunktionen.
Es umfasst häufig Computing-Gateways, die Daten von intelligenten Maschinen und Datenquellen vor Ort sammeln. Außerdem kann ein Fog-Netzwerk Daten von verschiedenen Erfassungsendpunkten wie Switches und Routern akzeptieren, die digitale Assets innerhalb eines Netzwerks verbinden.
Das Funktionsprinzip eines Fog-Computing-Systems besteht in erster Linie darin, Daten von und zu IoT- oder Sensorgeräten in einer IoT-Umgebung zu transportieren. So erfolgt die Datenübertragung beim Nebeln:
- Ein Automatisierungscontroller überwacht Lesesignale von vernetzten IoT-Geräten, Sensoren und anderen intelligenten Maschinen.
- Der Automatisierungscontroller führt eine programmierte App oder einen Algorithmus aus, der wiederum die IoT-Geräte automatisiert.
- Dieses vorkonfigurierte Programm verwendet einen Standard-OPC-Foundation-Server, um Daten zum nächsten Gerät in der Fog-Networking-Pipeline zu transportieren. OPC Foundation ist auch als Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) oder Open Platform Communications (OPC) bekannt.
- Das Programm kann auch beliebige andere Gateways verwenden.
- Eine Maschine wandelt diese Daten in ein Datenprotokoll um, das verschiedene Internetkommunikationsstandards verstehen, wie HTTPS oder MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Jetzt kann das Internet- oder Intranet-Netzwerk die konvertierten Daten zur Analyse einfach an einen oder mehrere Fog-Knoten am Rand der Cloud senden.
- Nebelknoten weisen die angeschlossenen IoT-Geräte sofort an, was zu tun ist, indem sie das Umgebungssignal analysieren.
- Später speichert der Fog-Knoten die Daten auf einem entfernten Cloud-Server für Prüfungs-, Analyse- und Archivierungszwecke.
Lassen Sie uns nun den kurzen Unterschied zwischen Fog- und Edge-Computing herausfinden.
Nebel-Computing vs. Edge-Computing
Der Hauptunterschied zwischen Edge- und Fog-Networking ist der Standort der Rechenleistung.
Beim Edge-Computing könnte die Rechen- und Entscheidungsleistung in das IoT-Gerät integriert werden. Zum Beispiel gesichtserkennungsfähige intelligente Überwachungskameras, die sowohl mit einem lokalen Netzwerk (LAN) als auch mit einem Cloud-Speicher verbunden sind.
Manchmal sind auch mehrere kleinere IoT-Geräte wie Aktoren, Temperatursensoren, Flüssigkeitssensoren, Bewegungssensoren usw., die mit einem Edge-Computing-Hub verbunden sind, eine mögliche Architektur für ein Edge-Computing-Netzwerk.
Im Gegensatz dazu platziert Fog-Computing mithilfe eines Fog-Knotens oder Fog-Hubs Intelligenz oder Rechenleistung im LAN. Der Hub sammelt reale Signale von IoT-Geräten und -Prozessen und weist dann die verbundenen, intelligenten Maschinen an, was zu tun ist. Der Nebelknoten ist auch dafür verantwortlich, Daten zur eingehenden Analyse an den zentralen Cloud-Server zu senden, was für die Entscheidungsfindung in Echtzeit nicht entscheidend ist.
Einige IoT-Experten sind jedoch der Ansicht, dass Fogging nur der Cisco-Standard des Edge-Computing ist.
Nebel-Computing vs. Cloud Computing
Nun, da Sie vielleicht denken, dass Fog und Cloud Computing sehr ähnlich sind, ist es wichtig, die Unterschiede zwischen Fog Computing und Cloud Computing zu kennen.
Cloud Computing schafft einen zentralen Knotenpunkt für alle Rechen- und Speicheranforderungen. Es macht ein Netzwerk unintelligent. Im Gegenteil; Fog Networking bringt Intelligenz an den Rand eines Netzwerks, das auch mit einer Cloud verbunden ist.
Eine solche Edge-Intelligenz reduziert die Belastung von Cloud-Computing und Internetressourcen.
Komponenten des Fog Computing
Verschiedene IoT-Unternehmen verwenden unterschiedliche Methoden, um ein Fog-Netzwerksystem einzurichten. Daher können Sie im Nebelnetzwerk-Ökosystem mehrere Architekturen finden. Die folgenden Komponenten sind jedoch die üblichen Komponenten in jeder Standard-Fogging-Architektur:
#1. Virtuelle und physische Knoten
Dies sind einfach Endbenutzergeräte wie Mobiltelefone, verschiedene Sensoren in einer Produktionslinie, intelligente Lautsprecher, intelligente Lichter und vieles mehr, die Daten generieren und Anweisungen ausführen.
#2. Fog-Geräte oder -Knoten
Dies sind im Allgemeinen Fog-Server, Fog-Gateways und Fog-Geräte. Nebelgeräte speichern Daten, während ein Nebel-Gateway Daten von mehreren Nebelgeräten analysiert. Schließlich kümmern sich Fog-Gateways um das Daten-Routing und -Re-Routing.
#3. Überwachungsdienste
Diese APIs stellen sicher, dass Fog-Knoten und IoT-Geräte nicht blockiert werden und immer kommunizieren.
#4. Datenverarbeitungsprogramme
Diese Programme laufen auf einem Fog-Server, um Daten zu filtern, zu verarbeiten, zu bereinigen, zu rekonstruieren und schließlich in der Cloud zu speichern.
#5. Ressourcenverwaltungssysteme
Es fungiert als Load-Balancing-Einheit und überwacht die Auslastung aller Fog-Knoten.
#6. Sicherheits-Apps und -Tools
Datenverschlüsselung während der Übertragung und im Ruhezustand ist immer erforderlich, um ein sicheres Fog-Computing zu gewährleisten. Diese Komponenten gewährleisten eine robuste Verschlüsselung digitaler Daten.
#7. GUI, Software und Apps
Das sind Apps und Tools, mit denen menschliche Nutzer oder Anlagenbetreiber das gesamte System steuern.
Warum und wann brauchen Sie Fog Computing?
Fog Computing ermöglicht es IoT-basierten Unternehmen, ihren Betrieb zu erweitern. Sie konnten sich nicht auf Cloud Computing verlassen, denn wenn Sie einen Anstieg des Datenverkehrs oder der Benutzer sehen, könnte Cloud Computing einfach scheitern.
Cloud Computing ist eine gute Quelle für kostengünstige Rechenleistung, Programmierplattform und Massenspeicher. Sie können sich jedoch nicht nur auf die Cloud oder Virtualisierung verlassen, wenn es um Prozesse geht, die ein überkritisches Maß an Genauigkeit und Geschwindigkeit erfordern.
Wenn Sie in einer auf IoT-Systemen basierenden Fabrik oder Smart City von praktisch keiner Latenz sprechen, müssen Sie je nach Größe der IoT-Umgebung ein oder mehrere Fog-Netzwerksysteme einrichten.
Einige andere bemerkenswerte Gründe für die Implementierung von Nebel sind:
- Ihre IoT-Systeme sammeln zu viele Daten, und Sie benötigen nicht alle diese Daten. Daher kann Ihnen das Beschlagen bei der Datenfilterung helfen.
- Vernetzte IIoT-Geräte müssen innerhalb einer Millisekunde nach Erkennung einer Anomalie reagieren. Eine solche Geschwindigkeit kann es nur entweder mit Edge- oder Fog-Computing geben.
Lassen Sie uns als Nächstes die Vorteile von Fog Computing untersuchen.
Vorteile von Fog Computing
Nachfolgend finden Sie das Potenzial der Fog-Vernetzung in Smart City-, Heim- und Industrieautomatisierung:
Latenz minimieren
Wenn Latenz für Ihr Unternehmen von großer Bedeutung ist, ist Fog Computing die ideale Wahl. Es führt eine Datenanalyse an einem Punkt in der Nähe der Datenquelle durch. Daher können Unternehmen im Vergleich zu den anderen Technologien mit einer minimalen Latenzzeit rechnen.
Besonders in Branchen wie Fertigung und Energie, wo jede Sekunde wertvoll ist, kann Fog Networking schnellere Warnungen bieten und so weniger Zeit verlieren.
Weniger Bandbreitennutzung
Beim Fog Computing beinhaltet die Datenanalyse nicht das Verschieben der Daten auf einen Cloud-Server. Daher ist keine umfangreiche Netzwerkbandbreite erforderlich. Es reduziert nicht nur die Internetabhängigkeit, sondern kostet Unternehmen auch weniger.
Obwohl die angeschlossenen Geräte weiterhin Daten zur Analyse generieren, werden die Aufgaben am nächstgelegenen Punkt ausgeführt. Infolgedessen müssen die meisten Daten nicht transportiert werden.
Privatsphäre
Während der Datenschutz in der heutigen Welt von entscheidender Bedeutung ist, kümmert sich Fog Computing darum. Wann immer Unternehmen ein gewisses Maß an Datenschutz benötigen, können sie Nebelnetzwerke verwenden.
Alle geschäftskritischen Daten werden lokal analysiert, während ein IT-Team das Gerät sorgfältig überwacht und unterstützt. Nur die Teildatensätze, die einer übergeordneten Analyse bedürfen, werden an den Cloud-Server gesendet.
Aus diesem Grund sind die von Fog Computing verarbeiteten Daten vergleichsweise sicherer vor Eindringlingen in die Privatsphäre.
Reduzierte Kosten
Die Kosten sind oft ein wichtiges Anliegen für alle Arten von Organisationen. Wenn sie sich für das Vernebeln entscheiden, sinken die Gesamtkosten für das Unternehmen. Da diese Art der Datenverarbeitung weniger Netzwerkbandbreite benötigt, werden die Betriebskosten erheblich gesenkt.
Maximale Sicherheit
Alle vom IoT generierten Daten sollten vor unbefugtem Zugriff und Cyberkriminellen geschützt werden. Beim Fog-Computing können Fog-Knoten mit den gleichen Kontrollen und Richtlinien überwacht und geschützt werden, die Unternehmen für den Rest ihrer IT-Umgebung haben. Dadurch bleiben die Daten während der Übertragung und im Ruhezustand sicher.
Verbessern Sie die Zuverlässigkeit
In den meisten Fällen müssen IoT-Geräte unter schwierigen Umgebungsbedingungen funktionieren. Fog Networking kann die Zuverlässigkeit der Daten auch unter diesen rauen Bedingungen verbessern und gleichzeitig die Notwendigkeit der Datenübertragung in die Cloud reduzieren.
Echtzeitanalyse
Unternehmen, die Fog Computing einsetzen, haben auch Zugriff auf Datenanalysen in Echtzeit. Sie können diese Funktion nutzen, um ihren Konkurrenten einen Schritt voraus zu sein.
Fertigungs- und Finanzunternehmen müssen mithilfe von Analysedaten sofortige Entscheidungen treffen. Sie können vom Fogging mit seiner schnellen Übertragung von Echtzeitdaten profitieren.
Lernmittel
#1. Fog Computing: Konzepte, Frameworks und Anwendungen
Suchen Sie nach einem Buch im Lehrbuchstil, um das Beschlagen von Anfängern bis Fortgeschrittenen zu lernen? Probieren Sie dieses Buch über Fog-Computing von CRC Press bei Amazon aus.
Die folgenden sind die bemerkenswerten Merkmale dieses gebundenen Buches:
- Fog Computing Einführung und Grundlagen
- Fog-Computing-Architektur
- Bewertung von Fog Computing im IoT
- Maschinelles Lernen im Fog-Computing
- Informationssicherheit im Fog-Computing
- Simulations-Apps und -Tools für Nebelberechnungen
- Verschiedene reale Anwendungen von Fog Computing
#2. Fog Computing und Internet der Dinge
Diese Konferenz zum Thema Fog Computing und Internet-of-Things fand in der jüngeren Vergangenheit statt. Es zielte auf das aufkommende Thema der IT-Branche ab.
Dieses zusammenfassende Buch der Computerkonferenz ist bei Amazon als Hardcover- und Taschenbuchversion erhältlich.
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Das Internet der Dinge und das industrielle Internet der Dinge wächst rasant. Laut Statista gab es im Jahr 2019 8,6 Milliarden aktive IoT- und IIoT-Geräte. Die Zahl stieg auf 15,14 Milliarden im Jahr 2023. Eine sorgfältig recherchierte Prognose desselben statistischen Analyseunternehmens besagt, dass die Welt bis 2030 etwa 29,42 Milliarden aktive IoT-Geräte sehen wird.
Diese riesige Anzahl von IoT-Geräten zu Hause, in Smart-City-Gemeinden und in der Industrie wird Petabytes an Internetbandbreite benötigen, wenn sie planen, an einer Cloud-Computing-Infrastruktur zu arbeiten.
Ganz zu schweigen davon, dass einige kritische IoT-Prozesse niemals eine schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeit erreichen werden, wenn sie in der Cloud bleiben. Fog Computing ist eine vernünftige Lösung zwischen Cloud und Edge, und Sie können Geschäftsmöglichkeiten oder hochbezahlte berufliche Positionen erkunden, wenn Sie Fog Computing lernen und beherrschen.