IoTにおけるエッジコンピューティング: ネットワーク効率を改善してトラフィックを削減

導入される IoT デバイスが増えるにつれて、生成されるデータを迅速に分析して対応する手段が必要になるため、企業はエッジ コンピューティングにますます関心を寄せています。目標は、データをクラウドまたはオンプレミスのデータセンターに転送する必要性をなくすことです。

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Gartner によれば、現在、企業データの 20% のみがデータセンター外で処理されています。しかし、2022年までに企業データの大部分はデータセンター外で生成され、処理されるようになるとガートナーは述べている。 2025 年までに、エッジ デバイスは最大 90% のデータを処理できるようになります。スモーカー氏によると、パデュー大学の研究者がエッジ コンピューティングを使用する理由はいくつかあるという。たとえば、エッジ コンピューティングはデータの前処理に使用され、作業者は生の画像から価値のあるデータのみを抽出できます。これにより、ネットワーク経由で送信されるデータ ファイルのサイズが大幅に削減され、限られた帯域幅の使用が最適化されます。

他のケースでは、エッジ コンピューティングにより、研究者はセンサー データを分析して品質を確認し、その後、さらに研究するために大規模なデータ リポジトリに追加することができます。あるいは、GPS 座標やマッピング情報などの適切なメタデータをセンサー データに追加することもできます。

「とりわけ、今日の自動車に搭載されているオンボードコンピューティングと同じように、エッジコンピューティングを使用して農場のクローズドシステム内で意思決定を行うことができます」とスモーカー氏は説明した。

これには、センサーを使用してツールのパフォーマンスを追跡し、収集された情報に基づいてリアルタイムでアクションを実行することが含まれます。この情報には、農場が畑を耕す速度、種をまく密度、燃料消費量や施肥量などの最適化関連のアクションなど、多くの変数が含まれます。

「私たちはこれらのツールを使って作物の遺伝学を研究しています」とスモーカー氏は語った。 「2050年までに世界の人口に食料を供給できるようになりたいので、食料生産能力を向上させ、より栄養価の高いものにし、新たな地域で作物を栽培できるようにしなければなりません。」

IoTにおけるエッジコンピューティングに注目

ガートナーの副社長兼アナリストであるトーマス・ビットマン氏は、モノのインターネットの導入がエッジコンピューティングの発展を推進する主な原動力の 1 つであると考えています。その結果、企業は既存の運用技術を使用してセンサーやその他のリモート デバイスを統合するために IT インフラストラクチャを再構築する方法を競って模索しています。

「エッジ コンピューティングを市場としてではなく、エンタープライズ、消費者、産業、モバイルなど、多くの独自の市場に適用できるコンピューティング トポロジーとして考えることが重要です」とビットマン氏は述べています。

「エッジコンピューティングは、工場、従業員、顧客、場所があるあらゆる業種に存在するようになると思います」と彼は付け加えた。 「主な取り組みは、まったく新しいユースケースを可能にし、レイテンシーの短縮、工場のより広範な自動化を追求し、買い物客と従業員の没入型体験を向上させることです。」

「データ処理、圧縮、フィルタリングは、エッジで実行される一般的なタスクです」と、テキサス州ラウンドロックの製造自動化会社Automated Automationの自動化ソリューション部門ディレクター、マイク・ブードロー氏は語る。

サービス プロバイダーは、アプリケーション ソフトウェアなしでエッジ デバイスを展開できます。クラウド システムは、特定のアプリケーションのソフトウェアをデバイスにプッシュできます。ブードロー氏は、これにより企業は必要なアプリを監視し、定期的にソフトウェアのアップデートを提供できるようになると付け加えた。

IoTのエッジコンピューティングは世界の食糧供給に貢献できる

パデュー大学の精密農業プログラムは、センサー、太陽光発電のワイヤレスデバイス、サーバー、その他の機器など、さまざまな IoT エッジ コンピューティング デバイスを活用しています。これらはすべて、スモーカー氏が大学の 1,408 エーカーの農場の状態を追跡できるように設計されています。

コンピューティング機器は、特定の研究実験中に何を、どこで、どれだけ処理する必要があるかを正確に計算します。ほとんどの場合、ツールが作業を完了すると、最終データはメインキャンパスにある大学の中央データセンターに送信されます。

「社内データセンターを使用する方がコスト効率が良いのです」とスモーカー氏は語った。 「クラウド コンピューティング サービスを検討しましたが、私たちが行っている作業には高すぎました。」

農学部では、光の反射や波長などのデータを収集する「フェノモービル」と呼ばれる車両を使用して研究データも収集しています。農業研究の文脈では、植物の表現型は、環境の影響を受けた後に発達する高さ、バイオマス、葉の形などの観察可能な特性を表します。

Purdue の IoT インフラストラクチャにより、センサー データの収集を自動化し、それをデータ センターにリアルタイムで送信できるようになります。 12 個の IoT 排出センサーを搭載したトレーラーには Hewlett Packard Enterprise Edgeline サーバーも搭載されており、収集されたデータは分析され、品質チェックされた後、ネットワーク経由で学校のデータ リポジトリに送信されます。 Phenomobile によって収集されたデータは、現場から中央データ センターに直接送信することもできます。

「サーバーにはエラーチェック機能があり、メインデータセンターに正しいデータが送り返されているかどうか確認できる」とスモーカー氏は語った。 「例えば、データが特定の基準を満たさない場合、センサーが落雷を受けた可能性があります。」

「世界に食料を供給することが目的だ」と彼は語った。 「私たちには失える時間はあまりありません。2050年までに世界の人口を養うために食糧生産を2倍にする必要があると予測しています。」

IoT におけるエッジ コンピューティングの使用に関する 4 つの質問

エッジコンピューティングが自社に適しているかどうかを判断する前に、企業が検討する必要がある主な質問が4つあると、ヒューレット・パッカード・エンタープライズ傘下のアルバの戦略的パートナーシップ担当副社長マイケル・テネフォス氏は述べた。エッジ コンピューティング、クラウド、オンプレミス データ センターの使用は補完的であり、どのオプションを使用しても、企業のビジネス目標の達成に役立ちます。

Tennefoss は、企業はすべてを急いでクラウドに移行すべきではなく、またすべての処理をエッジで実行しなければならないと決めるべきでもないとアドバイスしています。良い例: 世界中に複数の工場を運営しているメーカーは、製造上の欠陥を追跡するために工場のフロアにエッジ コンピューティングを統合したいと考えるかもしれません。しかし、工場同士の比較を示すデータを見たいときは、クラウドまたはオンプレミスのデータ センターでデータを収集します。

考慮すべき主な問題は次のとおりです。

1. 企業はどのくらいの速さでデータを必要としていますか?

生産ラインで 1 分間に 1,000 本の液体ボトルを迅速に検査し、リアルタイムで欠陥を特定する必要がある場合。この環境を、時間の経過とともに液体のレベルが変化する市の下水処理と比較してください。企業は、エッジで必要な応答時間の速さ、および遠隔地のクラウド施設でそのデータを処理する際に発生する遅延を許容できるかどうかを判断する必要があります。企業によっては、エッジ コンピューティングとクラウド コンピューティングを組み合わせることもあります。たとえば、企業が複数の工場を所有しており、それらの工場全体のパフォーマンス データを集約したい場合、エッジ コンピューティングを使用して高速な意思決定をサポートし、集約されたデータをクラウドで処理できます。

2. 企業は WAN の停止をどの程度まで許容できますか?

混乱によって深刻な影響を受ける企業にとって、エッジ コンピューティングを使用して、データが生成された場所の近くでデータを処理することは理にかなっています。稼働時間を重視し、クラウド コンピューティングを利用したい企業は、携帯電話、インターネット、衛星接続を組み合わせた冗長 WAN リンクを備えたネットワークを検討する必要があります。

3. 会社には何ができるでしょうか?

特に衛星通信や携帯電話などの高額なサービスを使用する場合、データ転送コストは急速に増加する可能性があります。もう 1 つのアプローチは、エッジでデータを処理し、毎日の終わりに圧縮および集約されたデータ ダンプをインターネット接続経由で送信することです。

4. 会社のポリシーでは、特定のデータをオンプレミスに残すことが義務付けられていますか?

多くの製造および防衛アプリケーション、または企業が機密の知的財産や企業秘密を扱う場合、データをローカルに保持する必要がある場合があります。したがって、企業はすべてのデータをエッジに保持するか、関連する概要データ セットのみを安全なプライベート クラウド経由で中央データ センターに送信することを望む場合があります。セキュリティとコンプライアンス上の理由から、完全なクラウド コンピューティング オプションは意味をなさない可能性があります。