エッジコンピューティングとその活用方法 エッジコンピューティングを理解する

台湾では小型のサーバーが多く利用されています。小型サーバーは高速・高品質の通信を可能とする光ケーブルで互いに接続されています。理論的には、これら複数の小型サーバーが一つの巨大なデータセンターとなり、ユーザーのニーズを満たしています。これがエッジコンピューティングなのです。

 

 

| エッジコンピューティングのソリューション |

 

エッジコンピューティングとは？

エッジコンピューティングとは、個別ユーザーからのデータを可能な限り近くに保存するプロセスです。保存する場所は周辺機器かネットワークの端点です。ネットワークの端点を利用し、データ保存装置やプロセッサーをサーバーと適切に組み合わせることには多くのメリットがあります。この手法によりデータがユーザーにより近い場所に保存されるため、遅延を最低限に抑えることができます。これは、必要とする距離を最短に縮める分散型ITネットワークと言い換えることができるでしょう。こうしてサービス速度が向上し、価値の向上につながります。

 

エッジコンピューティングの仕組みは？

エッジコンピューティングで最重要となるのは位置の問題です。インターネットで伝送されるデータ量の増加は著しく、従来のデータセンターでは追いつかない状態です。そのため、インフラの論理的エンドポイントに注意が向けられるようになり、データ生成点へのリソース移行が考えられるようになりました。つまり、データをデータセンターに移すのではなく、データセンターをデータに近づけるという考え方です。「近づける」と言っても、物理的に近づけるのではなく、ルーティングで最短にするということです。企業はクラウドなど複数のサービスプロバイダーを利用することがありますが、それらのシステムはいずれも端点となる可能性を持っています。ただ、保存装置とサーバーはデータが存在する場所に設置する必要があり、幾つかの演算設定で遠隔LANを操作し、演算装置をネットワークで利用することにより、環境による影響を防ぐことが重要となります。またデータ処理の際にデータフローの標準化と分析を行い、ビジネスインテリジェンスに役立てることもできます。主要なデータセンターに送られる分割データのルーティングが行われます。

 

エッジコンピューティングの長所 (遅延の低減、シンプルなメンテナンスなど)

エッジコンピューティングはインフラの問題を解決するため、多くのメリットがあります。

• 自主性－メインユニットのネットワーク上でデータ処理を行うため、やり取りするデータが大幅に減り、処理能力や接続時間の節約につながる。
• データの管轄権－データが作成地点の近くで保存されるため、国境、境界線、主権、法的な問題が減少する。エッジコンピューティングにより法的問題だけでなく、セキュリティやプライバシーの問題も減少させることができる。
• セキュリティ－端点の管理を確実に行うことで、データをクラウドやデータセンターに移す前に暗号化することができる。また、ハッキングなどインターネット犯罪の防止を強化できる。これはセキュリティ機能が限られるIoT装置に特に有用である。
• 遅延の低減－プロセッサーがデータ使用地点の近くにあるため、処理時間が改善される。またリアルタイムの分析も可能になり、新市場の開拓にあたり有用な指標を得ることができる。 
• シンプルなメンテナンス－マイクロデータセンター (µDC) は小型で、トラックを利用することも可能になるため、アクセス性が向上し、モジュール化が可能になる。
• 冷却コストの削減－大型データセンターの冷却コストは膨大なものとなるが、理論的にはマイクロデータセンターの冷却はそれほど多額の費用を必要としない。
• 省エネ効果－端点でのコンピューターの使用精度と効率を最適化することにより、マイクロデータセンターの方が巨大なデータセンターより省エネとなる。

 

エッジコンピューティングの例とユースケース

めまぐるしく進化する今日のテクノロジーの世界では、エッジコンピューティングが大きな注目を集めています。さまざまな業界で実装されているエッジコンピューティングの例をいくつかご紹介します。

• ヘルスケア＆患者モニタリング

  エッジコンピューティングは、ヘルスケア業界で活用されています。医療機器は、膨大な量のデータを生成するため、迅速かつ効率的な処理が要求されます。エッジコンピューティングを導入することで、医療機関はこのデータをネットワークのエッジで処理可能となり、より迅速な診断と治療が実現します。
  また、院内でもエッジコンピューティングは活躍します。第1に、サードパーティ製のストレージシステムの必要性が低くなります。データをローカルで処理することにより、患者のプライバシーがより保護されます。また、患者のバイタルをより適切に通知できるようになります。さらに、患者のダッシュボードの完全なビューを作成します。

• スマートホーム

  スマートホームにエッジテクノロジーを実装することで、メインのストレージハブとのデータ送受信に依存する従来システムよりも実現可能の高いソリューションを提供できるようになります。このアプローチによって、遅延が削減されるだけでなく、バックホールコストを最小限に抑えながらセキュリティを強化することが可能となります。その結果、音声コマンドはより迅速かつリアルタイムに実行され、ユーザーにシームレスかつ効率的な体験を提供することができるのです。

• スマートシティ

  スマートシティの実現に向けて、エッジコンピューティングも活用されています。市内全域にエッジコンピューティングデバイスを配備することで、地方自治体は交通、大気質、その他の環境要因をリアルタイムで監視できます。このアプローチにより、問題を迅速に特定して対応できるようになり、市民生活の全体的なクオリティ向上に貢献できるようになります。

• トラフィック管理

  道路交通量の増加に伴い、よりスマートな交通管理システムへのニーズが高まっています。エッジコンピューティングは、必要なときに必要な場所で動的に車線を開放することで、都市の交通フローを最適化する手段となり、自律運転車両の移動を管理する上で重要な役割を果たします。

• 製造・スマートファクトリー1

  製造業では、次のような業務改善のためにエッジコンピューティングを活用しています。

  • 効果的なプラットフォームデータ通信の高速化:

    製造プロセスにおける異機種間のデータ通信を高速化する上で、エッジコンピューティングは重要な役割を果たします。デジタル技術と物理技術を融合することで、さまざまな状況に迅速かつ柔軟に対応できるようになります。また、この技術を介して、予測分析と機械学習アルゴリズムを統合することにより、スケーラブルで柔軟なプラットフォームを容易に構築できるようになります。つまり、エッジコンピューティングは、製造プロセスにおけるデータ通信の効率性と有効性の向上に貢献できるのです。

  • 機械のメンテナンスとパラメータ調整の容易化:

    機械の自動化は製造業の成功の鍵です。IoT(Internet of Things)を活用して機械の動作を検知・監視し、エッジコンピューティングを活用して現場のデータを分析します。異常が検出された場合には、作業者が事前に修正やプレディクティブメンテナンスを実施することで、生産ラインへの影響を未然に防ぐことができます。また、機械の稼働に最も影響を与える指標を分析し、機械の長寿命化、メンテナンスコストの低減、機械稼働効率の向上に役立てられます。

• 自律運転車両

  自律運転車両の開発において、エッジコンピューティングは重要な役割を果たしています。交通状況にリアルタイムで対応することが可能なのです。一般的に、車載センサからバックオフィスクラウドデータセンタへのデータ送信には100ms程度の時間がかかり、データ量の増加に伴い送信時間が長くなることがあります。自律運転車両の走行意思決定に関しては、データ通信の遅延が状況応答に大きく影響することがあります。したがって、エッジコンピューティングは、データセンター間のデータ伝送遅延を解決し、安全運転に貢献します。

• 群集管理

  コンサートやスポーツの試合などの大規模イベントを管理するには、エッジコンピューティングが不可欠です。チケット購入、移動ルート、入口や座席の位置、独占イベントコンテンツなどに関するメッセージを、モビリティアプリケーションが参加者ごとにプログラムできるようにすることで、群衆制御を行います。さらに、エッジコンピューティングは、主催者が参加者の流動性とエンゲージメントを理解するのに役立ち、フラッシュセールの開始など、十分な情報に基づいた意思決定を実現します。

• 分散型グリッド管理

  異業種からの電力加入者や発電所が集中発電よりも分散型の地域グリッドを採用することが増えるにつれ、大量のリアルタイムデータと同期化に対する需要が高まっています。エッジコンピューティングとエネルギー貯蔵システムは、分散型グリッド管理の実現とグリッドバランスの最適化を支援します。また、エネルギー多消費型の生産活動に伴うコスト削減や環境保全など、省エネにも貢献します。家庭、工場、都市、国における電力効率を向上させることで、利用者中心の電力サービスを実現するとともに、適切な資源利用のためデータを提供します。

• 物流

  物流業界でもエッジコンピューティングを活用した業務改善が進んでいます。倉庫や配送センターにエッジコンピューティングデバイスを配備することで、物流企業は在庫レベルを監視し、配送状況をリアルタイムで追跡し、ルートを最適化することができます。これにより、配送時間の短縮、コストの削減、顧客満足度の向上を実現しています。

• セキュリティ

  エッジコンピューティングはさまざまな分野で大革命をもたらしてきましたが、セキュリティも例外ではありません。エッジコンピューティング技術の応用例としては、危険な作業環境での作業者の安全確保が挙げられます。そのために、現場のカメラや安全装置、センサーなどから収集したデータが重要になります。現場への不正アクセスを防止するとともに、従業員の安全行動も監視しています。万が一の事故や危険が発生した場合には、これらの機器で収集したデータをリアルタイムで関係当局に通知することができます。迅速な対応により、災害の未然防止と、従業員の健康維持に貢献します。

エッジテクノロジーには多くの有用なアプリケーションがありますが、上記はそれらの一例に過ぎません。

 

エッジコンピューティングハードウェア設備および供給電源の関係

エッジコンピューティング設備について言うと、消費電力は避けられない問題であり、設備の装備する機能が多いほど、必要な電力も多くなります。電力のニーズを考慮する際、産業用モノのインターネット環境では信頼性のない不良な電源(dirty power sources)が多く存在し、あるエッジコンピューティング設備は常にオンの状態とは限りません。それである種のアプリケーションプログラムは低電量および代替電源等のエネルギー保存システムが必要となります。また供給電源のワッテージ面では、異なるハードウェア設備がそれぞれのワッテージおよびサイズを有していることから、より大きなハードウェア設備のワッテージはより大きくなり、サイズもさらに增大しています。エッジコンピューティングユニットがより効率よく動作するよう、エッジコンピューティングユニットの設計面では、システムの複雑さを低減して、反応時間を短縮しています。この際、供給電源ユニットを小型にして、効率および放熱を向上させることが重点となっています。

 

供給電源がエッジコンピューティングのパフォーマンスに及ぼす影響

エッジコンピューティングは各産業のOT部門において大きく異なっています。すなわち、製造業の工場部門では、固定された工業自動化設備のメンテナンスと保護、エネルギーおよび公共事業などの産業部門ではリモートアセット、運輸、鉄道、採鉱、農業分野ではモバイルアプリケーションプログラムといったように。各産業において独自の規格と認証があり、これらによってメンテナンスと応用分野の知識、ベストプラクティス、安全性を確保しています。従来のデータセンターの安定した環境と比べて、供給電源はエッジコンピューティングの環境およびハードウェアのサイズの面で様々で、電源の効率については、電力密度および信頼性が重要な影響を与えます。この内、「電」がキーファクターとなり、供給電源が不安定だと停電になってしまうのはよくある問題で、また高負荷の際、高電圧提供における漏電の有無がハードウェア設備の動作、さらには工業面の安全の問題となり、低負荷においては効率が小さくなく、安定した電力供給が行われて設備が基本的なコンピューティング機能を維持することが大切です。ITおよびクラウド環境において欠点を補えるものの、中核となる影響はハードウェアの品質によるもので、高品質の供給電源でエッジコンピューティング裝置が正常稼働し、大量のデータ処理においてデータ損失、データ変質等が生じないことが求められる部分もあります。エッジコンピューティングがさらに安定して優れたパフォーマンスを発揮するには、優れた供給電源が不可欠な要素となります。

 

エッジコンピューティングの応用における電源選択

エッジコンピューティングの問題として考えられるのは電源の需要です。サーバーの位置は問題ではありませんが、高性能のプロセッサーがどうしても必要となります。電源を選ぶ際に考慮すべき点としては、設置する位置、入力規格、操作温度、IP等級 (IEC60529) (IP－異物保護等級)、サージ対応、電源プラグなどがあります。停電などの問題がなくても、これらの要因は効率、機能、ネットワークの連続性などに大きな影響を及ぼします。

 

エッジコンピューティング、IoT、そして5Gの可能性

エッジコンピューティングは次々と生まれる新テクノロジーを体現したものと言えます。その使用可能性、機能性、性能は日ごとに強化されつつあり、ますます多くの製品にエッジテクノロジーが採用されるようになっています。今後、データの分散化には一層拍車がかかることでしょう。5Gの台頭により車両の自動運転などの能力が向上しつつありますが、これもエッジテクノロジーに大きな影響を与えるものとなっています。エッジテクノロジーにより無線ネットワークの柔軟性が向上すると同時にコスト削減も実現します。IoTの進展には目を見張るものがありますが、エッジコンピューティングもそれに伴い必ず成長を遂げることでしょう。開発中の MMDC (マイクロ・モジュラー・データセンター)は小さな箱に収まるサイズなので、必要なデータに最も近い位置に設置できる装置として大きな期待がかかっています。 

 

FSP のエッジコンピューティング電源ソリューション

FSP は使用中のエッジコンピューティングのソリューションを提供しています。これらのソリューションは多重通信テクノロジーを利用したもので、ネットワークを強化するものです。これを実現するには、最適の電源供給と各種の関連機能が必要となります。データセンターへのアクセスやデータ分析が一層容易になるならば、業務機能の向上につながります。

 

FSPには、クラウド、エッジコンピューティング、およびその他のアプリケーション分野に適した完全なCRPS製品ラインがあります。