Fog Computing
V souvislosti s Internetem věcí můžeme stále častěji narazit na pojem „Fog Computing“, ze kterého se postupně stává tzv. buzzword podobně jako IoT nebo Cloud. Co se pod pojmem Fog Computing skrývá? Zjednodušeně řečeno, pojmem „Fog“ se rozumí právě kombinace IoT s Cloudem, zatímco pojem Computing se vztahuje k Edge Computingu, takže Fog Computing je v mnoha ohledech jeho synonymem.
Princip a využití Fog Computingu
Nejprve si ukážeme princip a využití Fog Computingu na jednoduchém příkladu. Řada firem se v souvislosti s nástupem technologií pro Internet věcí zaměřila na chytrá osvětlení ve městech. Ministerstvo životního prostředí aktuálně připravuje regulaci nevhodného způsobu svícení, která by měla omezit tzv. „světelný smog“ ve městech nebo ve velkých průmyslových areálech. Mnohá města připravují postupnou rekonstrukci zastaralého osvětlení a v té souvislosti se – kromě snahy o úsporu nákladů za energie – budou zaměřovat právě i na minimalizaci světelného smogu v ulicích (zdroj: iDNES.cz: Stát chce omezit světelný smog. Z ulic mají zmizet tisíce starých lamp). Jak by teoreticky mohla taková výměna vypadat v rámci konceptu „Smart City“ s využitím Fog Computingu?
Na lampu veřejného osvětlení se nainstaluje GW, která je připojena ke zdroji napájení. Tato GW komunikuje ať už pomocí kabelového nebo bezdrátového (GSM, WiFi) připojení s cloud serverem. Pomocí komunikačních modulů v senzorech, které jsou umístěny na několika sousedních lampách, lze dálkově ovládat spínání těchto lamp a regulovat intenzitu osvětlení. GW však lze využít i pro přenos dat z pouličních kamer, jako přístupový bod pro WiFi nebo třeba pro zobrazování informací na informačních panelech. Také se mohou využít jako GW pro komunikaci s parkovacími nebo jinými senzory v rámci konceptu chytrého města.
Představme si, že cestujeme autem v pozdních nočních hodinách, kdy je v ulicích nastavena nižší intenzita osvětlení lampami. Ve chvíli kdy se rozhodneme zaparkovat své vozidlo, vyšle senzor zabudovaný pod parkovacím místem signál k nejbližší GW, na základě kterého se zintenzivní svit okolních lamp. Budeme tak moci nejen snadněji zaparkovat, ale také bezpečněji vystoupit a dojít domů. V tomto případě budeme očekávat, že se má intenzita osvětlení změnit velmi rychle. Avšak zpoždění, v součtu odezvy samotného svítidla a nutnosti komunikace se vzdáleným serverem, by mohlo být znatelné. Bude tedy výhodnější řešit změnu intenzity osvětlení přímo na zařízeních v místě události bez nutnosti komunikace s cloud serverem.
Fog Computing a technologie pro Internet věcí
V čem ještě může být výhoda tohoto řešení oproti využití například technologií LoRa nebo Sigfox? Není třeba platit za přenos dat z každého jednotlivého senzoru – poplatky za přenos dat se platí v závislosti na zvoleném typu připojení GW ke cloudu poskytovatele služby. Pokud samozřejmě díky cenové politice převáží tato výhoda nad nutností instalace a servisu dražšího HW s větším rizikem jeho ztráty, zvláště pak při instalacích na veřejném prostranství.
Na ilustračním příkladu s lampami veřejného osvětlení a parkováním během noci jsme si ukázali princip Fog Computingu, kdy část rozhodovací logiky může být přesunuta na okraj sítě, blíže ke koncovým zařízením. Může se jednat o „chytré“ routery, GW nebo třeba i o mobilní zařízení koncových uživatelů. Můžeme tak dosáhnout latence v řádu milisekund, čímž by měl být mimo jiné splněn jeden ze základních požadavků na 5G sítě. Rychlá odezva je nezbytnou podmínkou například pro průmyslové aplikace. Na IQRF Summitu 2017 byly často zmiňovány například inteligentní zásuvky sloužící k včasnému vypnutí stroje, které je iniciováno na základě predikce jeho poruchy, čímž zajišťují prevenci jeho poškození.
Bezpečnost Fog sítí
Hlavními výhodami Fog Computingu je tedy umožnění analýzy dat v reálném čase a obecně zlepšení QoS. Citlivá data mohou být zpracována lokálně a na uživateli tak zůstává rozhodnutí, která zařízení budou data sbírat a ukládat a která data se budou posílat do cloudu. To může být výhodné z hlediska soukromí a ochrany dat. Jeden z potenciálně typických útoků ve Fog sítích by mohl být man-in-the middle-attack, kdy se útočníkovi podaří proniknout na některý z uzlů, který řídí okolní senzory a zařízení. Případně může tento uzel nahradit svým vlastním. S využitím minimálního výpočetní výkonu procesoru a paměti lze navíc tento útok provést téměř nepozorovaně. Samozřejmě bezpečnost Fog sítí a obecně Internetu věcí se řeší a asi nejčastěji se v oblasti IoT používá šifrování pomocí AES.
Fog vs. Edge Computing
Zpracování dat v reálném čase lze řešit také pomocí Edge Computingu. V čem se tedy od něj liší Fog Computing? Pojem Fog Computing se poprvé dostal do povědomí díky „chytrým“ routerům od společnosti Cisco. Fog je označení pro virtualizovanou platformu, kde se požadavky na zpracování dat řeší pomocí distribuované výpočetní infrastruktury, kdy se využívají jak cloudová centra (Cloud Computing), tak i výpočetní výkon dostupný v lokální síti (Edge Computing). Tato virtualizovaná a distribuovaná platforma se nachází mezi koncovými zařízeními a tradičními cloudovými datovými centry. Hlavní rozdíl oproti Edge Computingu tedy spočívá ve faktu, že pojem Fog Computingu zahrnuje nejen zdroje pro zpracování dat v lokální síti, ale zároveň i zdroje v cloudu.
Fog vs. Cloud Computing
Fog Computing a Cloud Computing jsou si také v mnoha ohledech podobné. V obou případech se jedná o virtualizované systémy poskytující služby na vyžádání s tím, že Fog je na rozdíl od Cloudu fyzicky blíže uživateli nebo koncovému zařízení. V tabulce je uvedeno porovnání několika charakteristik pro oba systémy. Pro Fog Computing totiž zatím neexistuje obecně uznávaná a ustálená definice tak jako pro Cloud Computing. Fog Computing také není vázán na žádné konkrétní technologie a jedná se tedy spíše o spojení několika technologických trendů.
Cloud blíže zemi
S pojmy jako Fog Computing nebo Fog sítě se určitě na poli IoT budeme setkávat stále častěji. Jaké konkrétní technologie se za těmito pojmy budou skrývat, tak to se ukáže teprve postupem času. O nejmodernějších trendech a vývoji v této oblasti Vás budeme v souvislosti s Internetem věcí na IoT portálu určitě informovat. Na závěr lze snad jedině říci, že mlha je ve své podstatě mrak, který je blíže zemi. Označení Fog proto není nic jiného než jiný typ cloudu, který je blíže koncovým uživatelům a zařízením.
Autor: Dana Knoppová, iot-portal.cz
Zdroje k článku:
- www.g2techgroup.com/buzzword-3-fog-computing
- www.rtinsights.com/what-is-fog-computing-open-consortium/
- Poplštein, Karel: Fog computing (bakalářská práce, dostupné online z vskp.vse.cz)
- www.networkworld.com/article/3147085/internet-of-things/which-iot-applications-work-best-with-fog-computing.html
