Το IoT, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων, έχει μεταμορφώσει το τοπίο της πληροφορικής σε όλο τον κόσμο και θεωρείται ήδη βασική τεχνολογία για πολλά έργα με προοπτική για το μέλλον. Οι παραδοσιακές αρχιτεκτονικές IoT, όπου τα δεδομένα συλλέγονται και υποβάλλονται σε επεξεργασία κεντρικά, δεν μπορούν να επεκταθούν απεριόριστα λόγω περιορισμών όπως το εύρος ζώνης. Στον τομέα του fog computing, αναπτύσσονται πιθανές λύσεις για την αντιμετώπιση τέτοιων προβλημάτων που συνδέονται με την υλοποίηση του IoT.

Τι είναι το fog computing; Ένας ορισμός

Το fog computing είναι μια τεχνολογία cloud στην οποία τα δεδομένα που παράγονται από τερματικές συσκευές δεν μεταφέρονται απευθείας στο cloud, αλλά υποβάλλονται σε προεπεξεργασία σε αποκεντρωμένα μίνι κέντρα δεδομένων. Η ιδέα αυτή περιλαμβάνει μια δομή δικτύου που εκτείνεται από την εξωτερική περίμετρο του δικτύου (όπου τα δεδομένα παράγονται από συσκευές IoT) έως ένα κεντρικό σημείο τερματισμού δεδομένων σε ένα δημόσιο cloud ή σε ένα ιδιωτικό κέντρο δεδομένων (ιδιωτικό cloud).

Σκοπός του «fogging» είναι η μείωση των αποστάσεων επικοινωνίας και η περιορισμός της μεταφοράς δεδομένων μέσω εξωτερικών δικτύων. Οι κόμβοι fog αποτελούν ένα ενδιάμεσο επίπεδο στο δίκτυο, στο οποίο αποφασίζεται ποια δεδομένα θα υποβληθούν σε τοπική επεξεργασία και ποια θα προωθηθούν στο cloud ή σε ένα κεντρικό κέντρο δεδομένων για περαιτέρω ανάλυση ή επεξεργασία.

Η παρακάτω σχηματική απεικόνιση παρουσιάζει τα τρία επίπεδα της αρχιτεκτονικής του fog computing:

Image: 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.
  • Επίπεδο περιφέρειας: το επίπεδο περιφέρειας περιλαμβάνει όλες τις «έξυπνες» συσκευές μιας αρχιτεκτονικής IoT (συσκευές περιφέρειας). Τα δεδομένα που παράγονται από το επίπεδο περιφέρειας είτε υποβάλλονται σε επεξεργασία απευθείας στη συσκευή είτε μεταδίδονται σε έναν διακομιστή (κόμβο fog) στο επίπεδο fog.
  • Επίπεδο fog: το επίπεδο fog περιλαμβάνει έναν αριθμό ισχυρών διακομιστών που λαμβάνουν δεδομένα από το επίπεδο edge, τα προεπεξεργάζονται και τα ανεβάζουν στο cloud ανάλογα με τις ανάγκες.
  • Επίπεδο cloud: το επίπεδο cloud αποτελεί το κεντρικό τερματικό δεδομένων μιας αρχιτεκτονικής fog computing.

Μια αρχιτεκτονική αναφοράς για συστήματα fog αναπτύχθηκε από το OpenFog Consortium (σήμερα Industry IoT Consortium (IIC)). Μπορείτε να βρείτε περισσότερες τεχνικές εκθέσεις σχετικά με το fog computing στον ιστότοπο του IIC.

Σε τι διαφέρει το fog computing από το cloud computing;

Αυτό που διακρίνει το fog computing από το cloud computing είναι ο τρόπος παροχής των πόρων και η επεξεργασία των δεδομένων. Το cloud computing πραγματοποιείται συνήθως σε κεντρικά κέντρα δεδομένων. Πόροι όπως η υπολογιστική ισχύς και ο αποθηκευτικός χώρος συγκεντρώνονται σε διακομιστές backend και διατίθενται στους πελάτες μέσω του δικτύου. Η επικοινωνία μεταξύ δύο ή περισσότερων τερματικών συσκευών πραγματοποιείται πάντα μέσω ενός διακομιστή που λειτουργεί στο παρασκήνιο.

Συστήματα όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στην έξυπνη βιομηχανία απαιτούν τη συνεχή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ αμέτρητων τερματικών συσκευών, γεγονός που ωθεί μια τέτοια αρχιτεκτονική στα όριά της. Το fog computing αξιοποιεί την ενδιάμεση επεξεργασία κοντά στην πηγή των δεδομένων, με σκοπό τη μείωση του όγκου δεδομένων που μεταφέρεται στο κέντρο δεδομένων.

Σε τι διαφέρει το fog computing από το edge computing;

Ωστόσο, δεν είναι μόνο ο όγκος δεδομένων των αρχιτεκτονικών IoT μεγάλης κλίμακας που ωθεί το cloud computing στα όριά του. Ένα άλλο πρόβλημα είναι η καθυστέρηση. Η κεντρική επεξεργασία δεδομένων συνδέεται πάντα με χρονική καθυστέρηση λόγω των μεγάλων διαδρομών μετάδοσης. Οι τερματικές συσκευές και οι αισθητήρες πρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω του διακομιστή στο κέντρο δεδομένων, με αποτέλεσμα να υπάρχει καθυστέρηση τόσο στην εξωτερική επεξεργασία του αιτήματος όσο και στην απάντηση. Αυτοί οι χρόνοι καθυστέρησης γίνονται προβληματικοί σε διαδικασίες παραγωγής που υποστηρίζονται από το IoT, όπου η επεξεργασία πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο είναι απαραίτητη για να μπορούν οι μηχανές να αντιδρούν αμέσως όταν συμβαίνει κάποιο συμβάν.

Μια λύση στο πρόβλημα της καθυστέρησης είναι το edge computing, μια έννοια που εντάσσεται στο πλαίσιο του fog computing, όπου η επεξεργασία δεδομένων δεν είναι απλώς αποκεντρωμένη, αλλά πραγματοποιείται απευθείας στην τελική συσκευή, στην άκρη του δικτύου. Κάθε έξυπνη συσκευή είναι εξοπλισμένη με δικό της μικροελεγκτή, ο οποίος επιτρέπει τη βασική επεξεργασία δεδομένων και την επικοινωνία με άλλες συσκευές IoT και αισθητήρες. Αυτό δεν μειώνει μόνο την καθυστέρηση, αλλά και τον όγκο δεδομένων που διακινείται στο κεντρικό κέντρο δεδομένων.

Αν και το fog computing και το edge computing είναι στενά συνδεδεμένα, δεν είναι το ίδιο πράγμα. Η βασική διαφορά έγκειται στο πού και πότε γίνεται η επεξεργασία των δεδομένων. Στο edge computing, τα δεδομένα υποβάλλονται σε επεξεργασία στον τόπο όπου δημιουργούνται και, στις περισσότερες περιπτώσεις, αποστέλλονται αμέσως μετά την επεξεργασία τους. Αντίθετα, το fog computing συλλέγει και επεξεργάζεται ακατέργαστα δεδομένα από πολλαπλές πηγές σε ένα κέντρο δεδομένων που βρίσκεται μεταξύ της πηγής δεδομένων και ενός κεντρικού κέντρου δεδομένων. Η επεξεργασία των δεδομένων με αυτόν τον τρόπο καθιστά δυνατή την αποφυγή της προώθησης άσχετων δεδομένων ή αποτελεσμάτων στο κεντρικό κέντρο δεδομένων. Το αν το edge computing, το fog computing ή ένας συνδυασμός και των δύο είναι η καλύτερη επιλογή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την εκάστοτε περίπτωση χρήσης.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του fog computing;

Το fog computing προσφέρει λύσεις σε μια σειρά προβλημάτων που σχετίζονται με τις υποδομές πληροφορικής που βασίζονται στο cloud. Δίνει προτεραιότητα στις σύντομες διαδρομές επικοινωνίας και περιορίζει στο ελάχιστο τη μεταφόρτωση δεδομένων στο cloud. Ακολουθούν τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα:

  1. Μειωμένη κίνηση δικτύου: το fog computing μειώνει την κίνηση μεταξύ των συσκευών IoT και του cloud.
  2. Εξοικονόμηση κόστους μέσω της χρήσης δικτύων τρίτων: οι πάροχοι δικτύων επιβαρύνονται με υψηλό κόστος για την υψηλής ταχύτητας αποστολή δεδομένων στο cloud. Το fog computing τα μειώνει.
  3. Διαθεσιμότητα εκτός σύνδεσης: σε μια αρχιτεκτονική fog computing, οι συσκευές IoT είναι διαθέσιμες και εκτός σύνδεσης.
  4. Μικρότερη καθυστέρηση: το fog computing συντομεύει τις διαδρομές επικοινωνίας, επιταχύνοντας τις αυτοματοποιημένες διαδικασίες ανάλυσης και λήψης αποφάσεων.
  5. Ασφάλεια δεδομένων: στο fog computing, τα δεδομένα των συσκευών συχνά υποβάλλονται σε προεπεξεργασία από το τοπικό δίκτυο. Αυτό επιτρέπει μια εφαρμογή όπου τα ευαίσθητα δεδομένα μπορούν να παραμείνουν εντός της εταιρείας ή να κρυπτογραφηθούν ή να ανωνυμοποιηθούν πριν μεταφορτωθούν στο cloud.

Ποια είναι τα μειονεκτήματα του fog computing;

Η αποκεντρωμένη επεξεργασία σε μίνι κέντρα δεδομένων συνοδεύεται επίσης από μια σειρά μειονεκτημάτων. Τα κύρια μειονεκτήματα είναι το κόστος και η πολυπλοκότητα της συντήρησης και της διαχείρισης ενός κατανεμημένου συστήματος. Τα μειονεκτήματα των συστημάτων fog computing είναι:

  1. Υψηλότερο κόστος υλικού: το fog computing απαιτεί οι συσκευές IoT και οι αισθητήρες να είναι εξοπλισμένοι με πρόσθετες μονάδες επεξεργασίας, ώστε να είναι δυνατή η τοπική επεξεργασία δεδομένων και η επικοινωνία μεταξύ συσκευών.
  2. Αυξημένες απαιτήσεις συντήρησης: η αποκεντρωμένη επεξεργασία δεδομένων απαιτεί περισσότερη συντήρηση, καθώς οι τοποθεσίες επεξεργασίας και αποθήκευσης είναι κατανεμημένες σε ολόκληρο το δίκτυο και, σε αντίθεση με τις λύσεις cloud, δεν μπορούν να συντηρηθούν ή να διαχειριστούν κεντρικά.
  3. Πρόσθετες απαιτήσεις ασφάλειας δικτύου: το fog computing είναι ευάλωτο σε επιθέσεις man-in-the-middle.
Go to Main Menu