Tåkedatabehandling: En nøkkelløsning for industrielle prosesser
I visse industrielle og forretningsmessige sammenhenger er avhengigheten av skybasert databehandling ikke ideell. Dette kan føre til redusert produktivitet og effektivitet. Her kommer tåkedatabehandling inn som en verdifull løsning.
Teknologilandskapet er i konstant utvikling, og nye IT-løsninger dukker stadig opp. Ifølge Gartners Hype Cycle 2022, opplever flere beregnings- og lagringsrelaterte teknologier en betydelig oppmerksomhet og interesse i markedet.
Dette inkluderer blant annet beregningsbasert lagring, industrielle skyplattformer og cybersikkerhetsarkitektur. Innenfor industriell skydrift er tåkedatabehandling en teknologi som vinner terreng. Den fungerer som en bro mellom rask kantdatabehandling og skybasert databehandling med moderat hastighet.
For virksomheter som arbeider med kritiske oppgaver som krever rask behandling og høy sikkerhet, er kantdatabehandling ofte førstevalget. Men hva skjer når kantdatamaskiner ikke kan håndtere den store datamengden som produseres lokalt? Her kommer tåkenettverk inn i bildet.
La oss utforske tåkedatabehandling fra bunnen av og se på noen ressurser for videre læring, slik at du kan mestre denne teknologien i en bedrifts- eller profesjonell sammenheng.
Hva er Tåkedatabehandling?
Tåkedatabehandling er et desentralisert nettverk av datainfrastruktur eller dataprosesser. I denne modellen er dataressurser plassert mellom enheten eller datakilden og et sentralt datasenter eller en tredjeparts skybasert databehandlingsinfrastruktur.
Cisco introduserte begrepet tåkedatabehandling i 2012 for å beskrive et alternativ til skydatabehandling. Dette alternativet skulle være nærmere maskinene eller applikasjonene der rask databehandling er essensielt for å unngå forsinkelser eller feil.
I 2015 etablerte ledende maskinvare- og programvareutviklere, som Intel, Microsoft, Dell Technologies, ARM Holdings og Cisco Systems, OpenFog Consortium. Dette konsortiet ble dannet for å fremme utviklingen av tåkedatabehandling.
I dag er tåkedatabehandling et populært konsept i industrielle nisjer der rask databehandling er nødvendig i utkanten av skyen. Det har også noen synonymer, som:
- Tåkenettverk
- Tåke
Tåkenettverk fungerer som en bro mellom kantdatabehandling og skydatabehandling. For å redusere kostnader for båndbredde og øke prosesseringshastigheten, kan IoT-aktiverte produksjonsprosesser, hjemmeautomasjon og sikkerhetssystemer dra nytte av et ekstra lag med beregningskraft kalt tåke.
Dette beregningslaget inneholder lagrings-, prosesserings- og analyseapplikasjoner. Basert på et forhåndskonfigurert sett med instruksjoner, vil data sendes direkte til en tåkedatainfrastruktur som er plassert nærmere IoT-enheten eller sensorene som samler data fra driftsmiljøet.
Dette er også stedet der kantdatabehandlingssystemet er plassert. Derfor kan kant- og tåkedatabehandling betraktes som nært beslektet, mens skydatabehandling er lenger unna.
Hvis kantdatabehandling ikke er i stand til å håndtere data, sendes de innsamlede dataene til et tåkenettverkssystem. Systemet vil enten behandle dataene og instruere IoT-systemene med beslutninger, eller det vil lagre de bearbeidede dataene i skyen for arkivering.
Hvordan Fungerer Tåkedatabehandling?
Et tåkenettverksrammeverk består av ulike maskinvarekomponenter og programvarefunksjoner, avhengig av den industrielle bruken.
Ofte inkluderer det databehandlingsgatewayer som samler data fra intelligente maskiner og datakilder på stedet. Et tåkenettverk kan også motta data fra forskjellige innsamlingspunkter som brytere og rutere som kobler sammen digitale aktiva i et nettverk.
Kjerneprinsippet for et tåkedatasystem er å transportere data til og fra IoT- eller sensorenheter i et IoT-miljø. Slik skjer dataoverføringen under tåkebehandling:
- En automatiseringskontroller overvåker signaler fra nettverkstilkoblede IoT-enheter, sensorer og andre intelligente maskiner.
- Automatiseringskontrolleren kjører en programmert app eller algoritme som automatiserer IoT-utstyret.
- Dette forhåndskonfigurerte programmet bruker en standard OPC Foundation-server for å overføre data til neste enhet i tåkenettverket. OPC Foundation er også kjent som Object Linking and Embedding for Process Control (OLEPC) eller Open Platform Communications (OPC).
- Programmet kan også bruke andre gatewayer.
- En maskin konverterer dataene til en dataprotokoll som forskjellige internettkommunikasjonsstandarder forstår, som HTTPS eller MQTT (MQ Telemetry Transport).
- Nå kan internett- eller intranettnettverket enkelt sende de konverterte dataene til en eller flere tåkenoder i utkanten av skyen for analyse.
- Tåkenoder instruerer umiddelbart de tilkoblede IoT-enhetene om hva de skal gjøre, basert på analysen av miljøsignalet.
- Til slutt lagrer tåkenoden dataene på en ekstern skyserver for revisjons-, analyse- og arkiveringsformål.
La oss nå se på forskjellen mellom tåke og kantdatabehandling.
Tåkedatabehandling vs. Kantdatabehandling
Den primære forskjellen mellom kant- og tåkenettverk er plasseringen av datakraften.
I kantdatabehandling kan beregnings- og beslutningskraften være innebygd i IoT-enheten selv. Et eksempel er ansiktsgjenkjenningskompatible smarte sikkerhetskameraer som er koblet til et lokalt nettverk (LAN) samt til skylagring.
En annen vanlig arkitektur for et kantdatanettverk er der flere mindre IoT-enheter, som aktuatorer, temperatursensorer, væskesensorer og bevegelsessensorer, er koblet til en kantdatahub.
I motsetning til dette, plasserer tåkedatabehandling intelligens eller datakraft i LAN ved hjelp av en tåkenode eller tåkehub. Denne huben samler inn signaler fra IoT-enheter, prosesserer dem og instruerer deretter de tilkoblede maskinene om hva de skal gjøre. Tåkenoden sender også data til den sentrale skyserveren for dypere analyser, som ikke er avgjørende for sanntidsbeslutninger.
Noen IoT-eksperter mener imidlertid at tåke bare er Ciscos standard for kantdatabehandling.
Tåkedatabehandling vs. Skydatabehandling
Nå som du kanskje tror at tåke- og skydatabehandling er svært like, er det viktig å se på forskjellene.
Skydatabehandling skaper en sentralisert hub for alle beregnings- og lagringsbehov, noe som gjør nettverket mindre intelligent. Tåkenettverk, derimot, bringer intelligens til kanten av et nettverk som også er koblet til en sky.
Denne kantintelligensen reduserer belastningen på skydatabehandling og internettressurser.
Komponenter i Tåkedatabehandling
Ulike IoT-selskaper bruker forskjellige metoder for å sette opp et tåkenettverkssystem. Derfor finnes det flere arkitekturer i tåkenettverksøkosystemet. Følgende er de vanligste komponentene i en standard tåkearkitektur:
#1. Virtuelle og Fysiske Noder
Dette er de enhetene som brukerne direkte benytter seg av, for eksempel mobiltelefoner, ulike sensorer i en produksjonslinje, smarthøyttalere og smarte lys, som genererer data og utfører instruksjoner.
#2. Tåkeenheter eller Noder
Disse er vanligvis tåkeservere, tåkeporter og tåkeenheter. Tåkeenheter lagrer data, mens en tåkegateway analyserer data fra flere tåkeenheter. Tåkeporter tar seg av dataruting og -omdirigering.
#3. Overvåkingstjenester
Disse API-ene sørger for at tåkenoder og IoT-enheter alltid kommuniserer og fungerer som de skal.
#4. Databehandlingsprogrammer
Disse programmene kjører på en tåkeserver for å filtrere, behandle, rense, rekonstruere og til slutt lagre data i skyen.
#5. Ressurshåndteringssystemer
Denne komponenten fungerer som en lastbalanseringsenhet og overvåker bruken av alle tåkenoder.
#6. Sikkerhetsapper og -verktøy
Datakryptering under overføring og lagring er viktig for å sikre sikker tåkedatabehandling. Disse komponentene sørger for robust kryptering av digitale data.
#7. GUI, Programvare og Apper
Dette er apper og verktøy som menneskelige brukere eller anleggsoperatører bruker for å kontrollere hele systemet.
Hvorfor og Når Trenger Du Tåkedatabehandling?
Tåkedatabehandling gjør det mulig for IoT-baserte selskaper å skalere opp sin virksomhet. Det er ikke alltid mulig å stole på skydatabehandling, da økt trafikk eller flere brukere kan føre til problemer.
Skydatabehandling er en god kilde for rimelig datakraft, programmeringsplattformer og masselagring. Men når det gjelder prosesser som krever et høyt nivå av nøyaktighet og hastighet, er det ikke tilstrekkelig å bare stole på skyen.
For å oppnå minimal forsinkelse i en IoT-systembasert fabrikk eller en smartby, er det nødvendig å sette opp ett eller flere tåkenettverkssystemer, avhengig av størrelsen på IoT-miljøet.
Noen andre grunner til å implementere tåke er:
- IoT-systemene dine samler inn for mye data, og du trenger ikke all denne dataen. Tåke kan hjelpe deg med å filtrere dataene.
- Nettverkstilkoblet IIoT-utstyr må reagere innen millisekunder etter å ha oppdaget en anomali. Denne hastigheten er bare mulig med kant- eller tåkedatabehandling.
La oss utforske fordelene med tåkedatabehandling.
Fordeler med Tåkedatabehandling
Her er noen av fordelene med tåkenettverk i smarte byer, hjemmeautomasjon og industriell automasjon:
Minimert Latens
Hvis lav ventetid er viktig for virksomheten din, er tåkedatabehandling et ideelt valg. Dataanalysen utføres nær datakilden. Dette gir bedrifter minimal ventetid sammenlignet med andre teknologier.
I bransjer som produksjon og energi, der hvert sekund teller, kan tåkenettverk gi raskere varsler og dermed mindre bortkastet tid.
Mindre Båndbreddebruk
I tåkedatabehandling krever ikke dataanalyse overføring av data til en skyserver. Derfor er det ikke behov for stor nettverksbåndbredde. Dette reduserer ikke bare avhengigheten av internett, men reduserer også kostnadene for bedriftene.
Selv om de tilkoblede enhetene fortsetter å generere data for analyse, utføres oppgavene på nærmeste punkt. Dermed trenger ikke mesteparten av dataene å bli overført.
Personvern
I dagens verden er personvern svært viktig, og tåkedatabehandling hjelper med å beskytte det. Når bedrifter trenger et visst nivå av personvern, kan de bruke tåkenettverk.
Alle viktige virksomhetsdata analyseres lokalt, og et IT-team overvåker og støtter enheten nøye. Kun de datasettene som trenger mer avansert analyse sendes til skyserveren.
Dette gjør at dataene som behandles med tåkedatabehandling er relativt sikrere mot personverninntrengere.
Reduserte Kostnader
Kostnader er ofte en bekymring for alle organisasjoner. Ved å velge tåke reduseres de totale kostnadene for selskapet. Fordi denne typen databehandling trenger mindre nettverksbåndbredde, reduseres driftskostnadene betydelig.
Maksimert Sikkerhet
Alle data som genereres av IoT, må beskyttes mot uautorisert tilgang og cyberkriminalitet. I tåkedatabehandling kan tåkenoder overvåkes og beskyttes med de samme kontrollene og retningslinjene som bedrifter har for resten av IT-miljøet. Dermed holdes dataene trygge under overføring og lagring.
Forbedret Pålitelighet
I de fleste tilfeller må IoT-enheter fungere under vanskelige forhold. Tåkenettverk kan øke påliteligheten til dataene selv under disse forholdene, samtidig som behovet for dataoverføring til skyen reduseres.
Sanntidsanalyse
Bedrifter som bruker tåkedatabehandling har også tilgang til dataanalyse i sanntid. De kan bruke denne funksjonen for å ligge i forkant av sine konkurrenter.
Produksjons- og finansselskaper må ta raske beslutninger basert på analyserte data. De kan dra nytte av tåkebehandling med sin raske overføring av sanntidsdata.
Læringsressurser
#1. Fog Computing: Konsepter, Rammeverk og Applikasjoner
Leter du etter en lærebok for å lære tåkebehandling fra grunnleggende til avansert nivå? Prøv denne boken om tåkedatabehandling fra CRC Press på Amazon.
Følgende er noen av de viktige egenskapene til denne innbundne boken:
- Introduksjon til tåkedatabehandling og grunnleggende prinsipper
- Arkitektur for tåkedatabehandling
- Vurdering av tåkedatabehandling i IoT
- Maskinlæring i tåkedatabehandling
- Informasjonssikkerhet i tåkedatabehandling
- Apper og verktøy for tåkedatasimulering
- Ulike reelle applikasjoner for tåkedatabehandling
#2. Tåkedatabehandling og Tingenes Internett
Denne konferansen om tåkedatabehandling og tingenes internett fant sted nylig. Den fokuserte på det nye temaet i IT-bransjen.
Denne sammendragsboken fra datakonferansen er tilgjengelig på Amazon i innbundet og paperback-versjon.
Avslutning
Tingenes internett og det industrielle tingenes internett vokser raskt. Ifølge Statista var det 8,6 milliarder aktive IoT- og IIoT-enheter i 2019. Dette antallet økte til 15,14 milliarder i 2023. En nøye prognose fra det samme statistiske analyseselskapet viser at verden vil ha rundt 29,42 milliarder aktive IoT-enheter innen 2030.
Dette enorme antallet IoT-enheter i hjem, smarte bykommuner og industrier vil kreve store mengder internettbåndbredde hvis de skal basere seg på skyinfrastruktur.
I tillegg vil noen kritiske IoT-prosesser aldri oppnå høyere prosesseringshastighet hvis de bare bruker skyen. Tåkedatabehandling er en god løsning mellom skyen og kanten. Du kan utforske forretningsmuligheter eller høyt betalte stillinger når du lærer og mestrer tåkedatabehandling.