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微會動資訊:物聯網裝置爆發式增長,雲端計算模式正走向“霧計算”

自從第一臺IoT裝置於1990年問世以來,物聯網已經有了長足的發展,這是一種可以在網際網路上開啟和關閉的烤麵包機。27年之後,聯網裝置已經從新奇產品變成了日常生活中必不可少的一部分。

最近的預估顯示,成年人平均每天花在智慧手機上的時間超過4個小時,只能手機也是一種裝有物聯網感測器資料的裝置。目前,81%的成年人擁有智慧手機。想象一下,當81%的成年人擁有智慧汽車和智慧家居時,我們將會收到多少資料。

今天,IoT裝置的大部分資料都在雲中處理,這意味著全球所有角落產生的資料都被集中傳送到資料中心的少數計算機上。然而,隨著IoT裝置的數量預計將在2020年猛增至200億,通過網際網路傳送資料的體積和速度對雲端計算方法提出了嚴峻的挑戰。

越來越多的裝置連線將迫使IoT製造商在2018年將雲端計算模式從雲端計算模式轉移到一種稱為“霧計算”的新模式。

越來越多的資料訪問,雲端計算問題明顯

物聯網和人工智慧的發展將帶來價值數以億計的資料。分佈廣泛的感測器、智慧終端等每時每刻都在產生大量的資料。儘管雲端計算擁有“無限”的計算和儲存資源池,但云資料中心往往是集中化的且距離終端裝置較遠,當面對大量的分佈廣泛的終端裝置及所採集的海量資料時,雲不可避免地遇到了三大難題:

網路擁塞,如果大量的物聯網和人工智慧應用部署在雲中,將會有海量的原始資料不間斷地湧入核心網路,造成核心網路擁塞;

高延遲,終端裝置與雲資料中心的較遠距離將導致較高的網路延遲,而對實時性要求高的應用則難以滿足需求;

可靠性無法保證,對可靠性和安全性要求較高的應用,由於從終端到雲平臺的距離遠,通訊通路長,因而風險大,雲中備份的成本也高。

因此,為滿足物聯網和人工智慧等應用的需求,作為雲端計算的延伸擴充套件,霧計算(Fog Computing)的概念應運而生。霧計算最早由思科提出,它是一種分散式的計算模型,作為雲資料中心和物聯網裝置 / 感測器之間的中間層,它提供計算、網路和儲存裝置,讓基於雲的服務可以離物聯網裝置和感測器更近。

霧計算主要使用邊緣網路中的裝置,可以是傳統網路裝置,如網路中的路由器、交換機、閘道器等,也可以是專門部署的本地伺服器。這些裝置的資源能力都遠小於一個數據中心,但是它們龐大的數量可以彌補單一裝置資源的不足。

在物聯網中,霧可以過濾、聚合使用者訊息,匿名處理使用者資料以保證隱祕性,初步處理資料以便實時決策,提供臨時儲存以提升使用者體驗,而云則可以負責大運算量或長期儲存任務,與霧計算優勢互補。通過霧計算,可以將一些並不需要放到雲上的資料在網路邊緣層直接進行處理和儲存,提高資料分析處理的效率,降低時延,減少網路傳輸壓力,提升安全性。霧計算以其廣泛的地理分佈、帶有大量網路節點的大規模感測器網路、支援高移動性和實時互動以及多樣化的軟硬體裝置和雲線上分析等特點,迅速被物聯網和人工智慧應用領域的企業所接受並獲得廣泛應用,例如,M2M、人機協同、智慧電網、智慧交通、智慧家居、智慧醫療、無人駕駛等應用。

與邊緣計算(Edge Computing)不同的是,霧計算可以將基於雲的服務 , 如 IaaS、 PaaS、 SaaS,拓展到網路邊緣,而邊緣計算更多地專注於終端裝置端。霧計算可以進行邊緣計算,但除了邊緣網路,霧計算也可以拓展到核心網路,也就是邊緣和核心網路的元件都可以作為霧計算的基礎設施。

“雲”和“霧”典型案例和應用場景

融合雲平臺和霧計算,一方面可通過雲降低傳統 IT採購、管理和運維的開支,將 IaaS、 PaaS、 SaaS作為雲服務輸出;另一方面,通過霧計算可保證邊緣端資料的實時蒐集、提取和分析速度,提高網路資源部署使用和管理效率,有助於提高人機協同效率,為企業業務創新、服務品質提升提供技術支援。以下是四個行業“雲”和“霧”的典型案例和應用場景。

工業

GE基於 Pivotal Cloud Foundry打造了 Predix 物聯網 PaaS平臺,結合戴爾智慧模擬技術,實現了“資料雙胞胎”。基於雲端計算,GE 實現了飛機發動機生產過程中的調優,同時,基於霧計算,GE 實現了飛機飛行過程中的“自愈”。

GE Predix 作為物聯網 PaaS 平臺,還助力製造企業將大資料、物聯網和人工智慧轉化為智慧製造能力,實現資料創新。GE Predix 平臺,融合雲端計算和霧計算以及”數字雙胞胎“,幫助製造企業實現“虛擬 - 現實”的設計生產融合,併為其提供雲端計算服務。

農業

Chitale Dairy是一家乳製品廠。基於戴爾科技虛擬化技術,Chitale Dairy實現了 ERP雲部署。他們基於霧計算,通過為奶牛裝上感測器,進行近實時資料採集分析、處理,實現精細化運營,保證乳製品生產全流程的監控、管理、優化。同時,Chitale Dairy 通過基於雲的乳業生命週期管理平臺,實現了乳製品生產流程自動化管理,通過物聯網和大資料分析,對每頭奶牛從食料、餵養、健康、牛奶質量和產量進行全流程監控分析,實現精細化和自動化乳業生產。

將雲的整體業務管理和霧端的優化農場間協作以及奶源監控管理緊密連線起來,在提高乳製品生命週期管理效率的同時,提升了協同和協作效率,加速企業業務創新的速度。

服務業

TopGolf 是一家高爾夫俱樂部。通過採用戴爾科技的虛擬化和超融合技術,形成了高爾夫數字化高階服務輸出能力。他們通過向數字化轉型,打破了傳統高爾夫的業務模式。通過物聯網,將 RFID 晶片嵌入高爾夫球裡,實現對每次擊球、每個隊員和賽事進行實時監控,並基於霧計算,實時跟蹤和分析每個擊球動作和球的路徑,實現實時積分。

TopGolf 的業務模式融合了雲端計算和霧計算,實現了跨資料中心、雲和邊緣應用的實時資料監控、互動和管理,滿足賽事實時監控、場上場下互動、賽前球員積分分析、社交媒體、會員個性化資料管理等大資料分析的需求。

交通業

在智慧交通中,可通過感測器蒐集資訊,進行實時資料分析和交通部署,以提高公共安全。通過霧計算,智慧交通控制系統中的一個霧節點可以共享收集到的交通訊息,以緩解高峰時段的交通擁堵、定位交通事故,並可以通過遠端控制緩解交通擁堵區域的交通狀況。同時,在每個使用者的電話和公共交通中,基於霧計算的應用程式允許使用者在沒有持續網路連線的情況下,共享並通過附近的使用者下載內容。

此外,自動化車輛的安全系統、道路上的監控系統以及公共交通的票務系統,都可以從感測器和視訊資料中收集大量資訊。聚合後的資料將傳輸到雲上,根據使用者的需求進行資料提取和分析,再基於霧計算實現邊緣資料實時分析,從而為使用者快速提供精準資訊,以保障公共交通的暢通和安全。

未來霧計算將扮演重大角色

從商業運營模式到工作生活方式,智慧物聯網技術正深刻改變著人類社會。要讓物聯網擁有無處不在的智慧,就必須充分利用網路環境中分散存在的計算、儲存、通訊和控制等能力,通過資源共享機制和協同服務架構來有效提升生產效率或使用者體驗。

當前,霧計算技術的研究和標準化工作剛剛起步。我們面臨的主要技術挑戰和研究熱點為:如何在霧計算節點之間建立信任關係,如何在它們之間推動資源充分共享,如何在雲—霧—邊緣等多層次之間實現高效通訊和緊密協作,如何在異構節點之間完成複雜任務的公平按需分配等。

可以預見,隨著霧計算技術的不斷髮展成熟和普及應用,智慧物聯網將越來越便捷、越來越真實地借鑑和對映人類社會的組織架構和決策機制,從而能用更自然和更熟悉的方式為每個人提供觸手可及、無處不在的智慧服務。

|內容來源:北京物聯網智慧技術應用協會 頭條號-新社匯and微會動袁帥 轉載釋出

【頭條號-新社匯and微會動袁帥】運營者:袁帥,網際網路資料分析運營實踐者,新社匯聯合創始人,微會動平臺創始人,【靜花緣·夢迴古道】精品民宿小院線上運營者。會展業資訊化、數字化專家。PMI國際認證:PMP專案管理師。CEAC國家資訊化計算機教育認證:網路營銷師,SEM搜尋引擎營銷師,SEO工程師。資料分析師,永洪資料科學研究院MVP。中國電子商務協會認證:中國電子商務職業經理人,暢銷書《網際網路銷售寶典》聯合出品人之一。

Reference:科技日報

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