IoT Edge Computing: bruggen slaan tussen apparaten en cloud voor realtime inzichten

Het Internet of Things (IoT) is een snel evoluerende convergentie van technologieën, en industrie-stakeholders onderzoeken hoe het distribueren van rekenbronnen naar de netwerkrand – verbonden door een end-to-end-architectuur die edge-infrastructuur en cloud-services brugt – krachtige IoT-applicaties kan ontgrendelen.

In deze context verwijst "edge" naar het fysieke netwerkeindpunt waar een IoT-apparaat resideert, terwijl "fog" (een term geïntroduceerd door Cisco) de netwerkarchitectuur beschrijft die deze edge-nodes verbindt met cloud-services, zowel gecentraliseerd als gedistribueerd. Hoewel de terminologie initieel verwarrend kan zijn, is het kernidee simpel: breng computing en analytics dichter bij waar data gegenereerd wordt.

Er zijn drie hoofredenen waarom edge en fog computing essentieel worden voor IoT:

• Datavolume: De schiere hoeveelheid data geproduceerd door miljarden verbonden apparaten overstijgt wat gecentraliseerde cloud-services efficiënt kunnen aan.
• Latentie: Missie-kritieke IoT-toepassingen – zoals autonome voertuigen of industriële controlesystemen – vereisen sub-milliseconden responstijden die niet gehaald kunnen worden als data naar een verre cloud moet reizen.
• Kosten: Terabytes ruwe sensordata over wide-area-netwerken transmissiëren is noch kosteneffectief noch energie-efficiënt voor netwerkoperators.

Eerder deze week publiceerden 451 Research en de OpenFog Consortium een vijfjaars-outlook voor de fog-computing-markt. Het rapport definieert de edge als IoT-apparaten die sensordata genereren en embedded compute, connectiviteit en analytics-capaciteiten bezitten – zoals voertuigen, productieapparatuur en slimme medische apparaten – samen met lokale datacenters en mobile edge computing-infrastructuur.

Volgens 451's analyse wordt de wereldwijde markt voor fog-oplossingen geprojecteerd om $18 miljard te bereiken in 2022, met de energie, utilities, transport, gezondheidszorg en industriële sectoren als leidende adopters. Initiële investeringen worden verwacht te focussen op hardware, gevolgd door applicaties en services. Op dit stadium blijft hardware het meest rijpe component van het ecosysteem.

Cisco, de oorsprong van de "fog"-term, biedt het Edge Analytics Fabric System op een open architectuur. Cisco beschrijft zijn value-propositie als volgt: "Uw business opereert fysieke assets die data en complexiteit creëren. Netwerk- en cloudverbindingen zijn niet beschikbaar. Nu kunt u uw gedistribueerde data daar verbinden, verwerken en analyseren waar het leeft. Los IT- en OT-uitdagingen op en neem beslissingen in realtime, creërende waarde wanneer u alle data gebruikt die belangrijk is voor uw business."

Overweeg een hypothetisch mijnbouwscenario. Mijnbouwoperaties voeren zich vaak af in remote locaties met beperkte cellulaire of satelliet-dekking. Door een gevirtualiseerde radio-access-netwerk en gevirtualiseerde evolved-packet-core te implementeren, kan apparatuur met elkaar en met operators on-premise of in verafgelegen controlecentra communiceren. Predictieve analytics uitgevoerd aan de edge kan aankomende apparatuurfouten detecteren en geautomatiseerde interventies triggeren, wat kostbare downtime reduceert en de noodzaak elimineert om terabytes ruwe data terug naar een centraal datacenter te shippen.

Dell is ook de edge-hardwareruimte binnengekomen met de Dell Edge Gateway. Het bedrijf kondigde recent een toegewijde IoT-business-unit en een $1 miljard driejaarinvesteringsplan aan. De Dell Edge Gateway verbindt een wijd scala aan bedrade en draadloze apparaten, aggregeert en analyseert inputs lokaal, en stuurt alleen betekenisvolle data naar de cloud – wat bandbreedte bespaart en transportkosten reduceert.

De OpenFog Consortium, een non-profitorganisatie die een referentie-architectuur heeft opgesteld om interoperabiliteit te bevorderen over het evoluerende IoT-ecosysteem, collaboreert nu met IEEE Standards Association om gestandaardiseerde fog-computing-specificaties te ontwikkelen. OpenFog Board Chairman Helder Antunes, die ook fungeert als Cisco's senior director of Corporate Strategic Investments, beschreef IEEE's adoptie van de referentie-architectuur als een "huge milestone" die de convergentie van IT, communicatie en operationele technologie zal enableen.

"Om echt transformatief te zijn, moet het Internet of Things massive hoeveelheden data in near real-time aan voor geavanceerde use cases zoals drones, zelfrijdende voertuigen en embedded AI. Het moet ook volledig interoperabel zijn – van eindgebruikersapparaten en sensoren tot de cloud. Traditionele architecturen kunnen de operationele uitdagingen van vandaag's geavanceerde digitale applicaties niet aan," schreef hij.

Veel toonaangevende netwerkoperators verkennen edge- en fog-architecturen, hoewel specifieke plannen nog niet publiek zijn. Een significante hindernis voor operators is fysieke vastgoed: het ondersteunen van hoge-volume datastromen van autonome voertuigen of slimme infrastructuur vereist uitgebreide hardware-implementaties. AT&T's VP of Advanced Technology Realization, Alicia Abella, benadrukte op de Fog World Congress dat servers aan bestaande infrastructuur-sites toegevoegd kunnen worden, en suggereerde een toekomst waar de onbenutte rekenkracht van individuele smartphones benut kan worden om edge-computing-eisen te halen.