エッジ コンピューティングを活用してエンタープライズ IoT ソリューションを最大限に活用する方法

Jan 26, 2024

この記事では、PSA はどの環境でエッジ コンピューティングが必要か、IoT とエッジ タンデムのどのケースが最も有望か、IoT エコシステム全体に作業負荷を適切に分散する方法について説明します。

近年、モノのインターネットにより、エッジ コンピューティングの話題への関心が大きく高まっています。 実際、エッジ コンピューティングには、IoT デバイスによって生成され、増え続けるデータ量の可能性を解き放つという大きな期待が寄せられています。 2025 年までに、この量は 73.1 ZB に達すると予想されますが、そこから価値を引き出すには、データ フローをそれぞれ適切に割り当て、管理、分析する必要があります。 ここではエッジ デバイスが役立つ可能性があります。統計が示すように、エッジ コンピューティングは、ほとんどの IoT アプリケーションで何らかの形ですでに使用されています。 ルーターやファイアウォールを超えて、エッジ コンピューティングを使用すると、スマートな自動化と予知メンテナンスを実行し、データのライフサイクルを最適化し、コストを削減できます。 インテリジェント エッジは新しいアプリケーションですが、それを最大限に活用するために、産業、輸送、ヘルスケア、その他の一般的なエンタープライズ IoT ソリューション内でインテリジェント エッジがどのように現れるかを詳しく調べることはすでに可能です。 この記事では、PSA はどの環境でエッジ コンピューティングが必要か、IoT とエッジのタンデムのどのケースが最も有望か、IoT エコシステム全体に作業負荷を適切に分散する方法を明らかにしています。

エンタープライズ IoT ソリューションの従来のアーキテクチャでは、ベルトコンベア上の製品や作業現場の機器などの物からデータが収集されることを前提としています。 その後、さらなる処理と分析のためにクラウドに転送されます。 このようなシステムでは、エッジ デバイスは、ネットワーク上でデータを分散し、ネットワーク トラフィックを制御するという従来の方法で使用されます。 ルーター、ファイアウォール、マルチプレクサー、スイッチなどは、企業が産業用デバイスに接続できるようにするデバイスです。 一般に、場所に関係なく、企業全体で IoT を確立できます。 IoT 自動化ソリューションの場合、クラウド上で AI が生成したアイデアが現場に送り返され、何らかのアクションを引き起こします。 確かに、このアプローチには速度とスループットの不足があり、広範囲に分散されたアーキテクチャや処理が必要な大量のデータにとっては重要になります。 ここでインテリジェント エッジ デバイスが活躍し、処理、分析、アクションを実行します。 その利点は、データ ソースに近いことで明らかになり、いくつかの基本的な意思決定の資格情報を委任することで待ち時間を短縮できます。

したがって、エッジに特定の負荷をかける場合、システムはクラウドとの通信時間を節約し、現場の状況に迅速に対応できるようになります。 さらに、データがローカル ストレージを超えないため、より高い可用性と信頼性、およびセキュリティが提供されます。 この構成をコスト効率よく行うには、クラウドに過負荷をかけないことが重要です。

クラウドハイブリッド + エッジハイブリッド クラウドの主な価値は、さまざまな環境間でワークロードをシフトする機会を明らかにするため、そのようなインフラストラクチャをエッジ ソリューションに拡張することは可能な限り自然に見えます。 エッジデバイスを接続することで、ワークロードを最適化する方法に関する選択肢が増えます。 これにより、コスト効率の高い拡張性と、システムが誤動作した場合の耐性の強化が可能になります。 ハイブリッド環境では、エッジ コンポーネントはシステム全体にさらなる柔軟性を提供し、クラウド コンポーネントは分散資産間の一貫性を高めます。 IoT エコシステム内を循環する過剰な量のデータに関しては、クラウド コンピューティングの詳細な分析を残して、リアルタイム コンピューティングをエッジに置くことで、より多くの価値を得ることができます。 同時に、クラウドはシステム全体の透明性を提供する管理センターとしても使用できます。 何か問題が発生した場合にすべてのノードの専門家に問い合わせる必要はないため、ハイブリッド クラウド + エッジのタンデムにより制御性が向上します。 Micro Shift などのオープンソース プロジェクトは、Kubernetes などのミッションクリティカルなプラットフォームをエッジまで拡張し、一貫性を保つのに役立ちます。エッジコンピューティング + AI/MLエッジはクラウドに課せられた速度制限を克服できるため、AI をエッジに導入することはますます人気が高まっています。 インターネット接続が利用できない場合や、データのセキュリティが強化されている場合には、これが AI 対応 IoT エコシステムを実装する唯一の方法である場合があります。 いずれにせよ、これにより、現場での生データの処理の可能性が広がります。これは、タイムクリティカルな自動化ソリューションや高度に分散されたシステムには不可欠です。 このチェーンにクラウドを含めると、インターネット チャネルの帯域幅、トラフィック、追加のエネルギーなどの形で大量のリソースが必要になるため、時間がかかるだけでなくコストもかかります。たとえば、製油所でセンサーからの情報を処理すると、1 つ以上のエネルギーが生成されます。 1 日あたり TB の生データ。処理するには過剰なリソースが必要です。 エッジ デバイスに導入された AI アルゴリズムは、リモート監視、予知保全、高度な自動化などの新しいユースケースをもたらします。 エッジに導入されるマシンビジョンも勢いを増し続けています。 しかし、いずれにしても、IoT エコシステムに AI を実装するには、クラウドとエッジの間の協力が必要です。 AI のトレーニングは依然としてクラウドで行われます。これは、この操作に過剰なコンピューティング能力が必要となるためですが、デプロイはエッジで行われます。 このモデルの成功が進むにつれて、AIoT (Artificial Internet of Things) について話すことができるようになります。エッジ コンピューティング + 5Gエッジと 5G の組み合わせは、リアルタイムに最大限近い操作を実行するというエッジ コンピューティングの主な利点を強化することを約束します。 これまでのところ、望ましい 1 ミリ秒の応答について話すことはできませんが、5G はすでに LTE1 よりも 16 倍高速です。 この速度により、ロボットのリアルタイム監視、ドローン制御、自動運転車両、さらにはリモート MRP サービスや手術など、いくつかのアプリケーションをクラウドに簡単に導入できるようになります。 20 Gbps のピーク データ転送速度により、拡張現実アプリケーションを作成し、4k ビデオなどの重いデータを操作できます。 一般に、5G を使用すると、企業はより高いコンピューティング機能を提供しながら、より低電力のエッジ デバイスを導入できます。 このようなネットワークの帯域幅により、4G または LTE テクノロジー経由の場合よりも 100 倍ものデバイスを接続できます。 このような機能により、ダーク ファクトリーなど、モノのインターネットの最も驚くべきアプリケーションへの道が開かれます。エッジコンピューティングでのエネルギーハーベスティングエンタープライズ IoT ソリューションが拡大するにつれて、センサーやその他のエッジ デバイスがワイヤレス ネットワークまたはメッシュ ネットワークのカバーエリア外で動作して監視対象面全体をカバーする可能性があるため、デバイスへの電力供給の問題が発生します。 幸いなことに、エナジー ハーベスティング テクノロジーは進歩しており、さまざまな IoT アプリケーションにさまざまなエナジー ハーベスティング テクノロジーが提供されており、これにより低電力デバイスのバッテリー寿命が大幅に延長されます。 たとえば、太陽光または振動ベースのエネルギーハーベスティング システムは、車載インフラ通信用の車載デバイスに適用され、また、エネルギーハーベスティング光源または熱エネルギー センサーは職場のオートメーションにうまく利用されています。 最新の開発の中には、周囲光のエネルギーを使用する自律型 NB-IoT モジュールが挙げられます。 このソリューションは、太陽電池と MPPT 機能を備えた PMIC に基づいています。

Professional Software Associates (PSA) のビジネス オペレーション マネージャーである Julia Mitchell は、本格的な IoT エコシステムを構築することでクライアントのビジネス課題を解決したいと考えています。 EIoT 開発業界で 8 年以上の経験があり、自動車、エネルギー、物流、その他の分野のプロジェクトに携わっています。PSA はフロリダ州クリアウォーターに本社を置き、ソフトウェア ソリューションを開発する米国の大手ソフトウェア エンジニアリング会社です。エンタープライズ IoT ドメインにおける包括的な開発サービスを提供します。

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