Fog Computing:IT Compute Stacks ontmoeten Open Architecture Control

Fog computing wordt steeds populairder en is baanbrekend als concept voor de implementatie van het industriële IoT. Fog computing wordt door het OpenFog Consortium gedefinieerd als "een horizontale architectuur op systeemniveau die bronnen en services voor computing, opslag, controle en netwerken overal langs het continuüm van Cloud tot Things distribueert." Als we verder kijken naar de definitie, is het doel om low-latency, near-edge databeheer en computerbronnen te bieden om autonomie en contextbewuste, intelligente systemen te ondersteunen.

Met name mist computing faciliteert een open internetarchitectuur voor peer-to-peer, schaalbare computersystemen die edge-analyses, lokale monitoring- en controlesystemen ondersteunen. Het is deze laatste applicatie om te besturen die ik bijzonder interessant vind. Besturingssystemen zijn al tientallen jaren aanwezig in meerdere industrieën, en recentelijk zijn sommige van deze industrieën overgestapt op het creëren van interoperabele, open besturingsarchitecturen. In deze blog bekijken we enkele bestaande open architectuurraamwerken die gelijkenis vertonen met Fog en hoe Fog computing en deze raamwerkinitiatieven kunnen profiteren van kruisbestuiving.

Open Architectuurbesturing

In 2004 begon de marine met de ontwikkeling van haar Navy Open Architecture. In een poging om de kosten te verlagen en de snelheid en flexibiliteit bij systeeminkoop te vergroten, dwong het DoD de industrie om open architecturen op te zetten en te gebruiken. Het doel was om het eenvoudiger en goedkoper te maken om systemen te integreren door de infrastructuursoftware en elektronica die de subsystemen of systemen aan elkaar "lijmen" duidelijk te definiëren. De marine koos DDS als hun publicatie-abonneerstandaard voor het in realtime verplaatsen van gegevens over hun software-backplane (figuur 1 hieronder).

Figuur 1. Het functionele overzicht van Navy Open Architecture. Middleware voor distributie en aanpassing, in het centrum, is voor het integreren van gedistribueerde softwaretoepassingen.

Snel vooruit naar nu en we ontdekken dat de referentiearchitectuur van het OpenFog Consortium erg lijkt op een moderne, op IT gebaseerde versie van wat de marine in 2004 heeft samengesteld voor open architectuurcontrole. Aangezien deze Navy Open Architecture met succes op meerdere schepen wordt ingezet en met succes wordt uitgevoerd, kunnen we erop vertrouwen dat fog computing als een architectonisch patroon zinvol is voor real-world systemen. We kunnen waarschijnlijk ook profiteren van het kijken naar lessen die zijn geleerd bij de ontwikkeling en implementatie van de architectuur van de marine.

OpenFMB

De Open Field Message Bus (OpenFMB) is een recentere edge intelligence, gedistribueerde controleraamwerkstandaard voor slimme elektriciteitsnettoepassingen. Het wordt ontwikkeld door het SGIP (Smart Grid Interoperability Panel). Energiebedrijven zoeken naar manieren om efficiëntere en veerkrachtigere elektriciteitsleveringssystemen te creëren die profiteren van schone energie en hi-tech oplossingen.

In plaats van grote, gecentraliseerde energiecentrales die fossiele brandstoffen verbranden of kernenergie gebruiken om draaiende turbines en generatoren aan te drijven, zijn Distributed Energy Resources (DER's) naar voren gekomen als groenere, lokale (aan de rand van het elektriciteitsnet) alternatieven die geen elektriciteit hoeven te transporteren over lange afstanden. DER's zijn doorgaans schone energieoplossingen (zon, wind, waterkracht, geothermie) die zorgen voor lokale opwekking, opslag en verbruik van elektriciteit. Maar DER's zijn intermitterend en moeten lokaal worden beheerd en gecontroleerd, in tegenstelling tot centraal, wat het enige is dat beschikbaar is in het huidige elektriciteitsnet.

Gedistribueerde intelligentie en edge control is de oplossing. Het OpenFMB-framework wordt ingezet en bewezen in smart grid-testbeds en veldsystemen. Als u naar de OpenFMB-architectuur kijkt (afbeelding 2 hieronder), ziet u het concept van een software-integratiebus duidelijk geïllustreerd.

Afbeelding 2. OpenFMB-architectuur integreert subsystemen en applicaties via een centrale, realtime publish-subscribe-bus.

Net als de Navy Open Architecture lijkt de OpenFMB-architectuur voor gedistribueerde intelligentie erg op een mistcomputeromgeving. Aangezien OpenFMB nog in ontwikkeling is, durf ik te wedden dat het OpenFog Consortium en het OpenFMB-projectteam er baat bij zouden hebben om samen te werken.

OpenICE

Patiëntbewaking, met name op intensive care-afdelingen en eerste hulpafdelingen, is een uitdagend proces. Er kunnen meer dan een dozijn apparaten op een patiënt zijn aangesloten - en geen van hen werkt samen. Om de gegevens te integreren die nodig zijn om intelligente beslissingen te nemen over het welzijn en de veiligheid van de patiënt, moet iemand de voorkant van elk apparaat lezen en "sensorfusie" doen in zijn hoofd of mondeling met een andere persoon.

OpenICE, de Open Source Integrated Clinical Environment, is gemaakt door de IT-gemeenschap in de gezondheidszorg om een ​​open architectuurraamwerk te bieden dat de interoperabiliteit van medische apparaten en de ontwikkeling van intelligente medische toepassingen ondersteunt. OpenICE (Afbeelding 3 hieronder) biedt een centrale databus om softwaretoepassingen en medische apparaten te integreren.

Figuur 3. De gedistribueerde rekenarchitectuur van OpenICE, met op DDS gebaseerde databus, vergemakkelijkt de integratie van medische apparatuur en softwareapplicaties.

Nogmaals, de OpenICE-architectuur ondersteunt gedistribueerde, lokale monitoring, integratie en controle en lijkt erg op een mistarchitectuur.

En nu Open Procesautomatisering

Meer recentelijk hebben Exxon-Mobil en andere klanten op het gebied van procesautomatisering zich verzameld via het Open Process Automation Forum om te beginnen met het definiëren van een raamwerk voor procesautomatisering met open architectuur. Als u naar de verschillende raffinaderijen van Exxon-Mobil kijkt, vindt u gedistribueerde besturingssystemen van meerdere leveranciers. Elke grote leverancier van procesautomatiseringssystemen of gedistribueerde controlesystemen heeft zijn eigen protocollen, beheerinterfaces en ecosystemen voor applicatieontwikkeling.

In deze ommuurde tuinomgeving is het integreren van een nieuwste en beste subsysteem, sensor of apparaat een veel grotere uitdaging. De integratiekosten zijn hoger, apparaatfabrikanten moeten meerdere protocollen ondersteunen en de ontwikkeling van softwareapplicaties moet op elk ecosysteem worden gericht. De kans voor het Open Process Automation Forum is om een ​​enkele, op IIoT gebaseerde architectuur te ontwikkelen die innovatie zal bevorderen en de integratie zal stroomlijnen.

Als we naar het onderstaande Exxon-Mobil-diagram kijken, zien we opnieuw een architectuur rond een integratiebus, die ze een realtime servicebus noemen. Het doel is om een ​​softwaretoepassing met open architectuur en een apparaatintegratiebus te bieden.

Figuur 4. Exxon-Mobils visie op een open architectuur voor procesautomatisering, gecentreerd rond een realtime servicebus.

Nogmaals, we zien een architectuur die erg lijkt op wat in het IIoT wordt ontwikkeld als fog computing.

De kans

Elk van deze open-architectuurinitiatieven wil moderne IIoT-technieken, -technologieën en -standaarden toepassen op hun specifieke monitoring-, analyse- en controle-uitdagingen. De voordelen zijn het stimuleren van innovatie met een open ecosysteem en het stroomlijnen van de integratie met een open architectuur.

In elk geval is een centraal element van de architectuur een software-integratiebus (in veel gevallen een DDS-databus) die fungeert als de software-backplane die gedistribueerde besturing, bewaking en analyse mogelijk maakt. Elke groep houdt zich ook bezig met (of moet zich richten op) de andere aspecten van fog computing, zoals end-to-end beveiliging, systeembeheer en -voorziening, gedistribueerd gegevensbeheer en andere aspecten van een functionele fog computing-architectuur. Ze hebben de mogelijkheid om te profiteren van de andere mogelijkheden van het industriële IoT waar ze geen controle over hebben.

We hebben de mogelijkheid om van elke inspanning te leren, best practices te kruisbestuiven en een gemeenschappelijke architectuur te ontwikkelen die meerdere industrieën en toepassingsdomeinen omvat. Deze architecturen lijken mij allemaal zeer vergelijkbare vereisten voor mistcomputers t

[1] [2] 下一页