Čo je to cloud computing?

Zjednodušená definícia cloud computingu je výpočtový výkon poskytovaný ako online služba. V závislosti od požiadaviek možno od poskytovateľa cloudových služieb prenajať hardvér (Infrastructure as a Service, IaaS), platformu (Platform as a Service, PaaS) alebo priamo predkonfigurovaný softvér (Software as a Service, SaaS). Tieto riešenia sú výhodné najmä v prípade premenlivých požiadaviek na úložisko alebo ak sa treba vyhnúť nákupu vlastného hardvéru/softvéru. Dobrým príkladom sú poskytovatelia online úložísk a služieb správcu súborov. Takouto službou je napríklad Google Drive. Tu sa súbory neukladajú na fyzických zariadeniach, ale v cloude. V priemyselných aplikáciách často tieto dáta pochádzajú z IoT snímačov. Môžu byť odoslané do cloudovej služby, ako je napríklad Microsoft Azure. Na to je potrebné preniesť údaje z fyzických zariadení do cloudu. Tu prichádzajú do hry edge computing a fog computing.

A čo je edge computing?

Edge computing (EC) prebieha priamo na koncovom zariadení, teda na najvzdialenejšom okraji siete. Pomocou EC sa dáta z pripojených snímačov zbierajú, filtrujú, komprimujú, v prípade potreby šifrujú a posielajú ďalej. Na predspracovanie na koncovom zariadení možno použiť takzvané okrajové IoT brány. Pri použití okrajových brán možno na rozdiel od integrovaných riešení predĺžiť životnosť pripojených snímačov alebo výdrž batérie, pretože komplexné analýzy sa spracúvajú externe. Jedným z príkladov využitia EC sú inteligentné merače. Inteligentné elektromery sú elektromery, ktoré produkujú veľké množstvo údajov meraním v krátkych intervaloch. Pomocou EC možno zredukovať objem dát predtým, ako budú ďalej prenášané po sieti.

No čo je fog computing?

Fog computing (FC) je výpočtová vrstva medzi cloudom a hranou (edge). EC dokáže posielať veľké dátové toky priamo do cloudu. FC, na druhej strane, môže prijímať údaje z okrajovej vrstvy skôr, ako sa dostanú do cloudu. Potom sa v cloude ukladajú iba relevantné údaje. Súčasne môžu byť nepodstatné údaje vymazané alebo analyzované vo fog vrstve na vzdialený prístup alebo na informovanie modelov učenia. Dobrým príkladom FC je teplotný snímač na výrobnej linke pripojený k okrajovej bráne, ktorý meria teplotu každú sekundu. Tieto údaje sa odosielajú do cloudu na monitorovanie teplotných špičiek. Predstavte si, že všetky merania teploty, každú jednu sekundu 24/7 meracieho cyklu, sa odosielajú do cloudu. S fog vrstvou by okrajová brána najprv poslala údaje do fog vrstvy cez lokalizovanú sieť. Na základe určitých parametrov by rozhodla o tom, či a aké dáta sa majú poslať do cloudu. Tým by sa znížila potreba väčšieho dátového prenosu. Pri jednoduchých meraniach teploty sa táto úspora údajov môže zdať zanedbateľná. Predstavte si však, aký dosah by to malo, keby boli tieto neustále dátové toky naplnené oveľa komplexnejšími informáciami alebo veľkými súbormi, ako sú obrázky alebo videá.

Vlastnosti FC

Jednou z výhod je efektívnosť dátového prenosu a zníženie oneskorenia. Implementáciou fog vrstvy sa zredukujú údaje, ktoré cloud prijíma, ukladá a spracováva na ďalšie použitie. Spracovanie údajov prebieha v dátovom hube na inteligentnom zariadení alebo v inteligentnom smerovači či bráne, čím sa znižuje množstvo dát odosielaných do cloudu. Je dôležité poznamenať, že fog siete dopĺňajú – nie nahrádzajú – cloud computing. Manipuláciou s údajmi na okraji siete preto FC skracuje čas potrebný na analýzu údajov, čím poskytuje rýchlejšie rozhodovanie a zvyšuje efektivitu prevádzky.

Medzi ďalšie výhody patrí menej úložného priestoru potrebného na cloudovú aplikáciu a rýchlejší prenos dát vďaka ich menšiemu objemu. Výhodou FC je aj zvýšená bezpečnosť a ochrana osobných údajov. Lokalizáciou spracovania údajov namiesto ich odosielania na centrálne miesto sa výrazne znižuje riziko narušenia údajov.

Rozdiely medzi EC a FC

Jedným z významných rozdielov medzi výpočtom EC a FC je miesto, kde dochádza k výpočtu a analýze údajov. FC prebieha ďalej (vo fyzickej vzdialenosti) od snímačov, ktoré generujú údaje. Na druhej strane, EC prebieha priamo na zariadeniach pripojených k snímačom. Údaje sa analyzujú v rámci IoT brány, keď sa používa FC. Pomocou EC sa údaje analyzujú na samotnom snímači alebo na skutočnom zariadení.

EC sa využíva hlavne v menších aplikáciách náročných na výpočtové zdroje, pretože zariadenia majú obmedzené možnosti, pokiaľ ide o zber údajov. Na druhej strane, FC sa primárne používa v aplikáciách, ktoré spracúvajú veľké objemy údajov zhromaždených cez sieť zariadení. Je ideálny v takých prípadoch použitia, ako sú inteligentné siete a autonómne vozidlá.

Výber správneho hardvéru a softvéru

Myšlienka FC je založená na používaní zariadení, ktoré sú už v sieti prítomné (napr. priemyselné smerovače, brány, servery). To znamená, že tu nie je potrebný špeciálny hardvér. Už existujúce zariadenia však musia byť integrované do fog siete s príslušným softvérom. Takýto softvér je teraz dostupný od mnohých poskytovateľov. Väčšinou sú to samotní poskytovatelia cloudu, ktorí poskytujú softvérové riešenia na spoluprácu od fog úrovne až po príslušný cloud.

EC je na druhej strane väčšinou založený na hardvéri. Vyššie uvedené funkcie EC sa vykonávajú na mnohých koncových zariadeniach. Sú zabudované do existujúcich systémov a poskytuje ich výrobca. Ak sa majú údaje koncového zariadenia bez takejto funkcionality spracovávať na okraji, je potrebný dodatočný hardvér, ako je napríklad brána. Zariadenia majú širokú škálu rozhraní na pripojenie rôznych koncových zariadení.

Z hľadiska potrebného hardvéru alebo typu priemyselného počítača možno edge brány jednoducho použiť na rovnaký účel ako fog server. Dôvodom je, že síce existujú rozdiely v zbere a spracovaní údajov, ale nie vo funkciách a schopnostiach hardvéru.

Zdroj

[1] Edge Computing, Fog Computing or both? Welotec. [online]. Citované 17. 5. 2023. 

[2] Earney, S.: Edge Computing VS Fog ComputinG: A Comprehensive Guide. Xailient. [online]. Publikované 29. 6. 2022. Citované 17. 5. 2023. 

[3] Ashtari, H.: Edge Computing vs. Fog Computing: 10 Key Comparisons. Spiceworks. [online]. Publikované 10. 2. 2022. Citované 17. 5. 2023.

-pev-