5G、エッジコンピューティング、IoTがネットワークを再構築すると期待される

5G は、前世代のセルラー サービス (4G) よりも高い帯域幅、低い遅延、高いデバイス密度を備えたワイヤレス セルラー接続を提供します。 5G は、10 Gbps の速度と 1 ミリ秒の遅延に加え、1 平方キロメートルあたり数千台のデバイスをサポートできます。

5G はネットワーク スライシングもサポートしており、これによりオペレータは 5G 無線アクセス ネットワークを仮想セグメントに分割し、各セグメントをカスタマイズしてさまざまな種類のアプリケーションをサポートできるようになります。ネットワーク スライシングのもう 1 つの利点は、セキュリティを確保するために、1 つのネットワーク セグメントのトラフィックを他のネットワーク セグメントのトラフィックから分離できることです。

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5Gでは、既存の2.4GHz帯からミリ波（MM波）まで、さまざまな周波数を使用します。ミリ波周波数は、RF 吸収により範囲が犠牲になるものの、より高い帯域幅のチャネルをサポートします。つまり、より多くのアクセス ポイントを展開できるようになり、各 AP に関連付けられたエンドポイントの数が減り、各エンドポイントで利用できる帯域幅が増加することになります。

5Gエッジコンピューティング、フォグコンピューティング、IoT

エッジ コンピューティングは、データ処理をエッジ デバイス (通常はデータ コレクターまたはプロセス コントローラー) に統合します。エッジ コンピューティングは、データをホスト アプリケーションに送信せずに、生のセンサー データを迅速に処理します。エッジ デバイスの近くまたはエッジ デバイス内で生データを処理することにより、伝送遅延と帯域幅コストを削減できます。

その良い例としては、ローカルで生成されたデータを収集して処理し、その後、追加のデータ処理とアーカイブのために、ネットワーク接続を介して概要データを包括的な監視アプリケーションにアップロードするプログラマブル ロジック コントローラが挙げられます。

エッジ コンピューティングは、アップストリーム データ伝送の効率を向上させ、IoT エッジ デバイスのリアルタイム制御を実現します。エッジ コンピューティングでは、処理能力はエッジ デバイスの内部またはその近くにインストールされます。

フォグ コンピューティングは、コンピューティング機能とストレージ機能をエッジ デバイス内ではなくエッジ デバイスの近くに配置することで代替手段を提供します。ローカルのデバイス間通信を提供し、制御システムの回復力を向上させ、概要データをクラウドベースのアプリケーションに送信します。

5G エッジ コンピューティングの組み合わせは、主に標準の帯域幅遅延とリアルタイム制御機能のおかげで、IoT 展開を含む新しいアプリケーションや改善されたアプリケーションの機会をもたらします。

5G の 1 ミリ秒の遅延 (4G では 10 ミリ秒) は、リアルタイム アプリケーション (4G の遅延を許容できないアプリケーション) をサポートします。一般的な例としては、自動運転車が挙げられます。自動運転車では、車が 5G を介して相互に通信し、センサーデータと運転意図を共有することで、各車が意図した進路についてインテリジェントな判断を下すことができます。

フォグ コンピューティングは、5G の低遅延と組み合わせることで、高遅延のクラウドベースのアプリケーションではサポートできないリアルタイム アプリケーションをサポートできます。アプリケーションの回復力は、フォグ コンピューティング インフラストラクチャを IoT デバイスの近くにインストールする分散アーキテクチャを通じても向上できます。

適切なアーキテクチャを使用することで、クラウドへのネットワーク接続が失敗した場合でも、エッジおよびフォグ コンピューティング ベースのアプリケーションはローカル レベルで動作を継続できます。

セキュリティユースケースが5Gエッジコンピューティングをサポート

さらに、ファイアウォールで保護され、ネットワーク機能仮想化インフラストラクチャ上に構築された専用の 5G ネットワーク スライスを使用することで、エッジ コンピューティングのセキュリティを強化できます。同時に、コンテナ化により、エッジ コンピューティング システムやフォグ コンピューティング システムにカスタム ソフトウェアを展開することが容易になります。大規模なソリッドステートストレージシステムは膨大な量のデータを保存できるようになります。ネットワーク、コンピューティング、ストレージのこの組み合わせにより、多くの興味深く強力なシステムへの扉が開かれます。

建物の環境、照明、セキュリティシステムを見てみましょう。 5G とフォグ コンピューティング インフラストラクチャにより、低コストのセンサーがローカルの安全なネットワークを介してデータを送信できるようになります。フォグ コンピューティング システムは、クラウドからダウンロードされた構成データに基づいて制御の決定を行います。 5G ネットワークは低遅延かつ高密度であるため、数百のサーモスタット、占有センサー、セキュリティ スキャナー、周囲光モニターからデータをリアルタイムで収集できます。

フォグ コンピューティング システムは、5G ネットワークを介して建物の照明、ドアのロック、暖房および冷房システムにコマンドを送信します。クラウド接続が失われた場合でも、システムは動作を継続します。同時に、5G ネットワーク スライシングによりセンサーと制御データが他のネットワーク ユーザーから分離されるため、セキュリティが強化されます。

もう 1 つの良い例は、組立工場の制御システムです。ロボットは互いに通信して部品を渡し合い、通信には 5G エッジ コンピューティングを活用します。フォグベースのインフラストラクチャにより、隣接するロボット間の制御のレベルがさらに高まります。この概念は、化学プラントのプロセス制御システムにも簡単に拡張できます。どちらの例でも、5G ネットワーク スライシングによってセキュリティを強化できます。