IoT, het internet der dingen, heeft het IT-landschap over de hele wereld veranderd en wordt nu al gezien als een belangrijke technologie voor veel toekomstgerichte projecten. Traditionele IoT-architecturen, waarbij gegevens centraal worden verzameld en verwerkt, kunnen niet oneindig worden geschaald vanwege beperkingen zoals bandbreedte. Op het gebied van fog computing worden mogelijke oplossingen ontwikkeld om dergelijke problemen bij de implementatie van IoT aan te pakken.

Wat is fog computing? Een definitie

Fog computing is een cloudtechnologie waarbij gegevens die door eindapparaten worden gegenereerd niet rechtstreeks in de cloud worden geladen, maar eerst worden voorbewerkt in gedecentraliseerde minidatacenters. Het concept omvat een netwerkstructuur die zich uitstrekt van de buitenste perimeter van het netwerk (waar gegevens worden gegenereerd door IoT-apparaten) tot een centraal gegevens-eindpunt in een openbare cloud of tot een privé-datacenter (privé-cloud).

Het doel van ‘fogging’ is om communicatieafstanden te verkorten en de gegevensoverdracht via externe netwerken te verminderen. Fog-knooppunten vormen een tussenlaag in het netwerk waar wordt bepaald welke gegevens lokaal worden verwerkt en welke worden doorgestuurd naar de cloud of naar een centraal datacenter voor verdere analyse of verwerking.

De volgende schematische illustratie toont de drie lagen van de fog computing-architectuur:

Afbeelding: Schematic diagram of an IoT architecture’s edge, fog, and cloud layers
In fog computing, data storage and preprocessing resources are available in a decentralised manner across the network. Instead of having to rely solely on a public cloud or a central data centre, these resources can be accessed through fog nodes on an intermediate layer within the network.
  • Edge-laag: de edge-laag omvat alle ‘slimme’ apparaten (edge-apparaten) van een IoT-architectuur. Gegevens die worden gegenereerd vanuit de edge-laag worden ofwel rechtstreeks op het apparaat verwerkt ofwel verzonden naar een server (fog-node) in de fog-laag.
  • Fog-laag: de fog-laag omvat een aantal krachtige servers die gegevens van de randlaag ontvangen, deze voorbewerken en indien nodig naar de cloud uploaden.
  • Cloudlaag: de cloudlaag is het centrale gegevens-eindpunt van een fog computing-architectuur.

Een referentiearchitectuur voor fog-systemen is ontwikkeld door het OpenFog Consortium (nu Industry IoT Consortium (IIC)). Meer whitepapers over fog computing vindt u op de website van het IIC.

Wat is het verschil tussen fog computing en cloud computing?

Wat fog en cloud computing van elkaar onderscheidt, is de levering van resources en de manier waarop gegevens worden verwerkt. Cloud computing vindt meestal plaats in gecentraliseerde datacenters. Resources zoals rekenkracht en opslag worden gebundeld door backend-servers en via het netwerk beschikbaar gesteld aan klanten. De communicatie tussen twee of meer eindapparaten verloopt altijd via een server op de achtergrond.

Systemen zoals die worden gebruikt in slimme productie vereisen een continue uitwisseling van gegevens tussen talloze eindapparaten, waardoor een dergelijke architectuur zijn grenzen bereikt. Fog computing maakt gebruik van tussenliggende verwerking dicht bij de gegevensbron om de gegevensdoorvoer naar het datacenter te verminderen.

Wat is het verschil tussen fog computing en edge computing?

Het is echter niet alleen de gegevensdoorvoer van grootschalige IoT-architecturen die cloud computing tot het uiterste drijft. Een ander probleem is de latentie. Gecentraliseerde gegevensverwerking gaat altijd gepaard met een vertraging als gevolg van lange transmissieroutes. Eindapparaten en sensoren moeten met elkaar communiceren via de server in het datacenter, wat resulteert in een vertraging in de externe verwerking van het verzoek en het antwoord. Dergelijke latentie tijden worden problematisch in IoT-ondersteunde productieprocessen waar realtime informatieverwerking een must is voor machines om onmiddellijk te reageren wanneer zich een incident voordoet.

Een oplossing voor het latentieprobleem is edge computing, een concept binnen het kader van fog computing waarbij gegevensverwerking niet alleen gedecentraliseerd is, maar ook rechtstreeks plaatsvindt in het eindapparaat aan de rand van het netwerk. Elk slim apparaat is uitgerust met een eigen microcontroller, waardoor basisgegevensverwerking en communicatie met andere IoT-apparaten en sensoren mogelijk is. Dit vermindert niet alleen de latentie, maar ook de gegevensdoorvoer in het centrale datacenter.

Hoewel fog computing en edge computing nauw verwant zijn, zijn ze niet hetzelfde. Het cruciale verschil zit hem in waar en wanneer de gegevens worden verwerkt. Bij edge computing worden gegevens verwerkt op de plaats waar ze worden gegenereerd, en in de meeste gevallen worden de gegevens onmiddellijk na verwerking verzonden. Fog computing daarentegen verzamelt en verwerkt ruwe gegevens uit meerdere bronnen in een datacenter dat zich tussen de gegevensbron en een gecentraliseerd datacenter bevindt. Door de gegevens op deze manier te verwerken, kan worden voorkomen dat irrelevante gegevens of resultaten naar het centrale datacenter worden doorgestuurd. Of edge computing, fog computing of een combinatie van beide het beste is, hangt sterk af van het individuele gebruiksscenario.

Wat zijn de voordelen van fog computing?

Fog computing biedt oplossingen voor verschillende problemen die verband houden met cloudgebaseerde IT-infrastructuren. Het geeft prioriteit aan korte communicatiepaden en beperkt het uploaden naar de cloud tot een minimum. Dit zijn de belangrijkste voordelen:

  1. Minder netwerkverkeer: fog computing vermindert het verkeer tussen IoT-apparaten en de cloud.
  2. Kostenbesparingen door gebruik van netwerken van derden: netwerkproviders maken hoge kosten voor snelle uploads naar de cloud. Fog computing vermindert deze kosten.
  3. Offline beschikbaarheid: in een fog computing-architectuur zijn IoT-apparaten ook offline beschikbaar.
  4. Minder latentie: fog computing verkort de communicatiepaden, waardoor geautomatiseerde analyse- en besluitvormingsprocessen worden versneld.
  5. Gegevensbeveiliging: bij fogging worden apparaatgegevens vaak vooraf verwerkt door het lokale netwerk. Dit maakt een implementatie mogelijk waarbij gevoelige gegevens binnen het bedrijf kunnen blijven of kunnen worden versleuteld of geanonimiseerd voordat ze naar de cloud worden geüpload.

Wat zijn de nadelen van fog computing?

Gedecentraliseerde verwerking in minidatacenters heeft ook een aantal nadelen. De belangrijkste nadelen zijn de kosten en complexiteit van het onderhoud en beheer van een gedistribueerd systeem. De nadelen van fog computing-systemen zijn:

  1. Hogere hardwarekosten: fog computing vereist dat IoT-apparaten en sensoren worden uitgerust met extra verwerkingseenheden om lokale gegevensverwerking en communicatie tussen apparaten mogelijk te maken.
  2. Verhoogde onderhoudsvereisten: gedecentraliseerde gegevensverwerking vereist meer onderhoud, aangezien de verwerkings- en opslaglocaties over het hele netwerk zijn verspreid en, in tegenstelling tot cloudoplossingen, niet centraal kunnen worden onderhouden of beheerd.
  3. Extra netwerkbeveiligingseisen: fog computing is kwetsbaar voor man-in-the-middle-aanvallen.
Ga naar hoofdmenu