エッジ クラウド コンピューティングの説明
エッジ コンピューティングは、遠隔地にあるデバイスが、デバイスまたはローカル サーバーのいずれかでネットワークの"エッジ"でデータを処理できるようにします。また、中央データセンターでデータを処理する必要がある場合は、最も重要なデータのみを送信することで待機時間を最小化できます。
なぜビジネスでエッジ コンピューティングを使用するのですか?
企業はエッジ コンピューティングを利用して、リモート デバイスの応答時間を改善し、デバイス データからより豊富でタイムリーな分析情報を取得します。エッジ コンピューティングは、通常では実現不可能な場所でのリアル タイム コンピューティングを可能にし、エッジ デバイスをサポートするネットワークやデータセンターのボトルネックを軽減します。
エッジ コンピューティングがない場合は、エッジ デバイスから生成される大量のデータが今日のビジネス ネットワークを圧迫し、影響を受けるネットワーク上のすべての運用に支障をきたします。IT コストが高騰する可能性があります。不満を感じた顧客は、取引先を変えてしまうかもしれません。貴重な機械が損傷したり、生産性が低下したりする可能性もあります。しかし、最も重要なのは、インテリジェントなセンサーに依存する産業では、作業員の安全が脅かされる可能性があるということです。
エッジ コンピューティングのしくみとは?
スマート アプリや IoT センサーのリアルタイム機能を実現するために、エッジ コンピューティングは相互に関連した以下の 3 つの課題を解決します。
- 遠隔地からのデバイスのネットワーク接続。
- ネットワークやコンピューティングの制限によるデータ処理の遅延。
- エッジ デバイスによって引き起こされるネットワーク帯域幅の問題。
5G ワイヤレスなどのネットワーク テクノロジの進歩により、こうした課題をグローバルな商業規模で解決できるようになりました。5G ネットワークは、デバイスやデータセンターとの間で行き来する膨大な量のデータをほぼリアルタイムで処理できます。( 暗号資産を使用 して、電波の届きにくい場所までカバレッジを広げるようユーザーに促すワイヤレス ネットワークもあります。)
しかし、ワイヤレス テクノロジの進歩は、エッジ コンピューティングを大規模に機能させるためのソリューションの一部にすぎません。ネットワーク上のデータ ストリームに含めるデータや除外するデータを選択することは、待機時間を短縮し、リアルタイムで結果を出すためにも重要です。
以下にエッジ コンピューティングの例を示します。
遠隔地の倉庫に設置された監視カメラは、AI を用いて疑わしいアクティビティを特定し、即座に処理するために特定のデータのみをメイン データセンターに送信します。そのため、カメラが 1 日 24 時間を通したすべての映像を常に送信してネットワークに負担をかけることがないよう、関連するビデオ クリップのみ送信します。これにより、企業のネットワーク帯域幅と計算処理リソースを他の用途に解放できます。
エッジ コンピューティングのユース ケースと例
エッジ クラウド コンピューティングのユースケース:
- 会社のプライマリ データセンターから 1,000 マイル離れた小売店では、ワイヤレス POS デバイスを使用して即座に支払いを処理しています。
- 海の真ん中にある石油掘削施設では、IoT センサーと AI を活用して、機器の不具合が悪化する前に迅速に検出します。
- 遠隔地の農地に設置された灌漑システムは、土壌の水分レベルを検出してリアルタイムで水の使用量を調整します。
なぜエッジ コンピューティングは重要なのですか?
仕事場の安全からセキュリティ、生産性まで、エッジ コンピューティングの利点は多岐にわたります。
パブリック クラウド
より効率的なオペレーション。エッジ コンピューティングは、データが収集されたローカル サイトやその付近で大量のデータを迅速に処理することにより、企業の日常業務の最適化に役立ちます。これは、過度のネットワーク遅延やパフォーマンスの問題を引き起こすことになる、収集されたすべてのデータを一元管理型クラウドやタイムゾーンの離れたプライマリ データセンターに送信するよりも効率的です。
プライベート クラウド
より素早い対応。エッジ コンピューティングは、一元管理型クラウドやデータセンターを回避し、企業がリアルタイムまたはそれに近い状態で、より迅速かつ確実にデータを処理できるようにします。何千台ものセンサー、カメラ、その他のスマート デバイスから中央オフィスに一度に情報を送信しようとした場合に発生する可能性のあるデータ遅延、ネットワークのボトルネック、データ品質の低下を考慮してください。代わりに、エッジ コンピューティングは、ネットワークのエッジまたはその付近にあるデバイスが、機械的な故障、セキュリティ上の脅威、その他の重要なインシデントを即座に主要な担当者や機器に警告し、迅速に対応できるようにします。
ハイブリッド クラウド
従業員の生産性を高める エッジ コンピューティングは、作業員が可能な限り効率的に職務を遂行するために必要なデータを、企業がより迅速に提供できるようにします。また、自動化と予知保全を活用するスマートな職場では、エッジ コンピューティングにより、作業員が中断や簡単に防げるミスのないようスムーズに機器を稼働できる状態を保持します。
パブリック クラウド
仕事場の安全性向上。機器の不具合や作業条件の変化により、負傷や作業条件の悪化を引き起こす可能性のある労働環境では、IoT センサーとエッジ コンピューティングが人々の安全を保持するのに役立ちます。たとえば、海上石油掘削施設、石油パイプライン、その他の遠隔地の産業用ユース ケースにおいて、現場またはその付近で分析される機器の予知保全とリアルタイム データは、作業員の安全性を高め、環境への影響を最小化するのに役立ちます。
プライベート クラウド
遠隔地における機能。エッジ コンピューティングは、インターネット接続が断続的であったり、ネットワーク帯域幅に制限があったりする遠隔地 (ベーリング海の漁船内やイタリアの田舎にあるブドウ園など) で収集されたデータの活用を容易にするものです。水質や土壌の質のようなオペレーショナル データをセンサーで常時監視し、必要なときに対処できます。インターネット接続が利用可能になれば、関連データを中央データセンターに送信し、処理と分析を行うことができます。
ハイブリッド クラウド
セキュリティの強化。企業にとって、インターネットに接続された何千ものセンサーやデバイスをネットワークに追加するセキュリティ リスクは現実的な懸念事項です。エッジ コンピューティングは、企業がデータをローカルで処理し、オフラインで保存できるようにすることにより、この種のリスクの軽減に役立ちます。これにより、ネットワーク経由で送信されるデータが減少し、企業がセキュリティ上の脅威にさらされるリスクを軽減します。
パブリック クラウド
データの主権。顧客データを収集、処理、保存、その他の方法で使用する場合、組織は、そのデータが収集または保存される国または地域のデータ プライバシー規制 (GDPR: 欧州連合の一般データ保護規則など) を遵守する必要があります。国境を越えてデータをクラウドやプライマリ データセンターに移動させることは、データの主権に関する規制の遵守が困難になる可能性があります。ただし、エッジ コンピューティングを使用することで、企業はデータを収集した場所の近くでデータを処理および保存し、地域のデータ主権ガイドラインを遵守できるようになります。
プライベート クラウド
IT コストの削減。エッジ コンピューティングにより、企業はクラウド上ではなくローカルでデータを処理することで、IT コストを最適化できます。エッジ コンピューティングは、企業のクラウド処理やストレージ コストを最小化するだけでなく、データを収集する場所やその付近で不要なデータを取り除くことで、伝送コストを削減します。
ハイブリッド クラウド
エッジ コンピューティングのハードウェアとネットワーク
エッジ コンピューティングでは、処理能力の多くがデータが収集される場所やその付近に物理的に配置されます。エッジ コンピューティング ハードウェアは、多くの場合、次のような物理コンポーネントで構成されます。
パブリック クラウド
エッジ デバイス には、スマート カメラ、温度計、ロボット、ドローン、振動センサー、その他の IoT デバイスが含まれます。コンピューティング、メモリー、ストレージ機能を内蔵しているデバイスもありますが、すべてでがそうはありません。
プライベート クラウド
プロセッサ は、エッジ コンピューティング システムを稼働させる CPU、GPU、および関連メモリです。たとえば、エッジ コンピューティング システムの CPU 能力が高いほど、タスクを高速実行し、より多くのワークロードをサポートできるようになります。
ハイブリッド クラウド
クラスター/サーバー とは、工場のフロアや商業漁業などのエッジの場所でデータを処理するサーバーのグループです。エッジ クラスター/サーバは、エンタープライズ アプリケーション、エンタープライズ ワークロード、および組織の共有サービスを実行するタスクを割り当てられる場合が多くあります。
パブリック クラウド
ゲートウェイ は、ワイヤレス接続の有効化、ファイアウォール保護の提供、エッジ デバイス データの処理と送信など、必要不可欠のネットワーク機能を実行するエッジ クラスター/サーバーです。
プライベート クラウド
ルーター は、ネットワークに接続されるエッジ デバイスです。たとえば、エッジのルーターは、企業の LAN を WAN やインターネットに接続するために使用されます。
ハイブリッド クラウド
スイッチはアクセス ノードとも呼ばれ、複数のデバイスを接続してネットワークを構築します。
パブリック クラウド
ノード は、エッジ コンピューティングを実現するエッジ デバイス、サーバー、ゲートウェイを表す包括的な用語です。
プライベート クラウド
ハイブリッド クラウド
エッジ コンピューティング ハードウェアにはどのような特性がありますか?
エッジ コンピューティングのハードウェアには、耐久性と信頼性が必要です。多くの場合、この機器は極端な悪天候、環境、機械的条件に耐えうるものである必要があります。特に、次のような場合に必要です。
パブリック クラウド
送風機や換気のない環境。信頼性が重要であるため、特に機器の故障により生産停止し、作業員を危険にさらす可能性のある業界におけるエッジ ハードウェアは、ほこり、汚れ、湿気、および機器を危険にさらす可能性のあるその他の物質から閉め切られた状態である必要があります。
プライベート クラウド
耐熱性。エッジ ハードウェアは、氷点下や高温多湿環境にある屋外に置かれることが多くあります。また、水中に配置される場合もあります。多くの場合、氷点下や沸点近い温度に耐えられることが必須条件になります。
ハイブリッド クラウド
突然の移動の影響を受けにくい。ハードウェアは、機械や自然要素による振動や衝撃に耐えられるものである必要があります。ファンやケーブルなど、振動に弱く破損しやすい内部パーツを使わずにこれらのコンポーネントを作成することは不可欠です。
パブリック クラウド
小規模フォーム ファクター。エッジ コンピューターはコンパクトであることが肝心です。多くの場合、狭い場所に収納できる必要があります。たとえば、壁、棚、天井に設置されたスマート カメラや、配送用ボックスに梱包されたスマート温度計などがあります。
プライベート クラウド
十分なストレージを備えている。エッジ デバイスから膨大な量のデータを収集するエッジ コンピューターは、膨大なデータ ストレージが必要になる可能性があります。また、大量のデータに迅速にアクセスし、転送できるものである必要があります。
ハイブリッド クラウド
新旧の機器に互換性がある。エッジ コンピューター、特に生産現場や工場で稼働するコンピューターは、通常、USB、COM、イーサネット、汎用ポートなど、さまざまな I/O ポートを備えています。これにより、新旧両方の製造設備、機械、デバイス、センサー、アラームなどと接続できるようになります。
パブリック クラウド
複数の接続オプションで構築する。エッジ コンピューターは通常、無線と有線の両方の接続をサポートします。そうすることで、農場や船舶などの遠隔地の商用拠点で、ワイヤレスでインターネットに接続することができない場合でも、コンピューターをインターネットに接続してデータを送信できます。
プライベート クラウド
数種類の電源入力をサポート可能。エッジ コンピューターは、遠隔地で発声する可能性のある幅広い電源入力に対応するため、多くの場合、さまざまな電源入力をサポートします。また、電撃傷を防ぐために、サージ、過電圧、電源保護機能も必要です。
ハイブリッド クラウド
サイバー攻撃からの保護。エッジ デバイスは、オンプレミスやクラウドのようにネットワーク管理者が厳密に管理できないことが多く、悪意のある行為者に対して脆弱になる傾向があります。エッジ デバイスをマルウェアやその他のサイバー攻撃から守るには、ファイアウォールやネットワーク ベースの侵入検知システムなどのセキュリティ ツールを備えておく必要があります。
パブリック クラウド
改ざん防止。エッジ コンピューティング デバイスは、一貫して監視できない遠隔地で使用されることが多いため、盗難、破壊行為、不正な物理的アクセスからセキュリティが保持されるように構築する必要があります。
プライベート クラウド
ハイブリッド クラウド
クラウド コンピューティング対エッジ コンピューティング対フォグ コンピューティング
エッジ コンピューティングとフォグ コンピューティングは、遠隔地にある IoT デバイスが収集したデータを企業のクラウドに移動させるための中間コンピューティング テクノロジです。エッジ コンピューティングとフォグ コンピューティングやクラウド コンピューティングとの違いや、この三者の連携方法に注目しましょう。
クラウド コンピューティング は、企業がインターネット上でホストされているリモート サーバーでデータを保存、処理、その他の作業を行うことができるようになるものです。 Microsoft Azure のような商用クラウド コンピューティング プロバイダーは、企業が物理的な IT 基盤と関連コストを削減または排除するために使用できるデジタル コンピューティング プラットフォームとサービスのコレクションを提供します。また、クラウド コンピューティングは、企業が従業員にセキュリティで保護されたリモート ワーク機能を提供し、データやアプリケーションをより簡単に拡張し、IoT を活用できるようにします。
エッジ コンピューティング は、組織のネットワークのうち最も遠い場所、つまり"エッジ"でデータを取得、処理、分析できるようになります。これにより、組織や業界は、時にはプライマリ データセンターと通信する必要もなく、また多くの場合、最も関連性の高いデータのみをプライマリ データセンターに送信して高速処理することで、緊急性の高いデータをリアルタイムで処理できるようになります。これにより、クラウド ネットワークのような主要なコンピューティング リソースが無関係なデータで圧迫されるのを防ぎ、ネットワーク全体の待機時間を短縮できます。また、ネットワーク コストも削減できます。
海の真ん中で操業している石油掘削装置について考えてみましょう。ドリル深度、地表の圧力、流体の流量などの情報を追跡するセンサーは、採掘用機械をスムーズに稼働させ、作業員と環境の安全を保持するのに役立ちます。ネットワークを不必要に減速させることなくこの操作を行うために、センサーは重要なメンテナンスの必要性、機器の故障、作業員の安全に関する詳細なデータのみをネットワーク経由で送信します。これにより、ほぼリアルタイムで問題を特定し、対応できるようになります。
フォグ コンピューティング は、エッジ機器のコンピューティング制限によりエッジ データを処理できない場合に、クラウドとエッジの間のコンピューティング レイヤーにデータを一時的に格納し、分析できるようになります。
フォグから、長期ストレージや将来の分析および使用に向けて関連データをクラウド サーバーに送信できます。すべてのエッジ デバイス データを処理のために中央データセンターに送信しないことで、フォグ コンピューティングは企業のクラウド サーバーへの負荷を軽減し、IT 効率の最適化をサポートします。
たとえば、あるビル管理会社がスマート デバイスを使用して、すべてのビルの温度管理、換気、照明、スプリンクラー、火災報知器、セキュリティ アラームを自動化しているとします。これらのセンサーが常にメイン データセンターにデータを送信するのではなく、同社は各ビルの制御室にサーバーを設置し、突発的な問題を管理し、ネットワーク トラフィックとコンピューティング リソースの容量に余剰がある場合にのみ、集約されたデータをメイン データセンターに送信します。このフォグ コンピューティング レイヤーによって、企業はパフォーマンスを犠牲にすることなく、IT 効率を最大カできます。
エッジ コンピューティングがフォグ コンピューティングに依存していないことは重要です。フォグ コンピューティングは、特定のエッジ コンピューティング シナリオにおいて、企業がより多くのスピード、パフォーマンス、効率を得るための追加オプションにすぎません。
エッジ コンピューティングのユース ケースと例
IoT デバイスとエッジ コンピューティングは、世界中の産業のデータ処理方法を急速に変化させています。以下は、ビジネスにおけるエッジ コンピューティングの最も注目すべきユース ケースです。
ブランチ オフィス向けエッジ コンピューティング。スマート デバイスとセンサーにより、企業のセカンダリ オフィスを運営するのに必要なリソース数を削減できます。インターネットに接続された空調設備制御、コピー機の修理時期を検出するセンサー、監視カメラなどを検討してください。最も重要なデバイス アラートのみを企業のプライマリ データセンターに送信することで、エッジ コンピューティングはサーバーの混雑とタイム ラグを防ぐとともに、施設の問題に対する応答時間を大幅に短縮できます。
製造業向けエッジ コンピューティング.。工場の床に設置されたセンサーは、機器の定期的なメンテナンスの問題や故障を監視するために使用されるだけでなく、労働者の安全保持のためにも使用されます。さらに、工場や倉庫のスマート機器は、生産性を向上させ、生産コストを削減し、品質管理を行うことができます。また、データと分析を一元管理データセンターに送るのではなく、工場フロアで保持することで、コストがかかり潜在的な危険を含む遅延を回避できます。
エネルギー向けエッジ コンピューティング。電力会社や公益事業会社は、IoT センサーとエッジ コンピューティングを利用して、効率を高め、送電網を自動化し、メンテナンスを簡素化し、遠隔地のネットワーク接続不足を補います。送電塔、風力発電所、石油掘削施設、その他の遠隔地にあるエネルギー ソースには、厳しい天候やその他の環境問題に耐えられる IoT デバイスを備えることができます。これらのデバイスは、エネルギー拠点またはその付近でデータを処理し、最も関連性の高いデータのみをメイン データセンターに送信できます。石油およびガス分野では、IoT センサーとエッジ コンピューティングにより、爆発やその他の大惨事につながる可能性のある必要な修理や危険性の高い機器の故障を主要な担当者に通知する、必要不可欠なリアルタイムの安全アラートが提供されます。
農業向けエッジ コンピューティング。エッジ コンピューティングは、農業の効率と収量を高めるのに役立ちます。天候に左右されない IoT センサーやドローンは、農家が機器の温度やパフォーマンスを監視したり、土壌や光などの環境データを分析したり、作物に使用する水や養分の量を最適化したり、収穫のタイミングをより効率的に計測したりするのに役立ちます。エッジ コンピューティングは、ネットワーク接続が制限されている遠隔地でも、よりコスト効率の高い IoT テクノロジを使用するようにします。
流通向けエッジ コンピューティング。大手流通では、個人店舗全体で大量のデータを収集する場合が多くあります。エッジ コンピューティングを利用することで、小売業者はより豊富なビジネス分析情報を抽出し、リアルタイムで対応できます。たとえば、小売業者は、顧客の出足に関するデータを収集し、Point of Sale (POS) 数を追跡し、全店舗での販売促進キャンペーンの成功状況を監視し、このローカル データを使用して在庫をより効果的に管理し、より迅速で情報に基づいたビジネス上の意思決定が可能になります。
医療向けエッジ コンピューティング。医療分野におけるエッジ コンピューティングの用途は膨大にあります。ワクチンと一緒に出荷される温度センサーは、サプライ チェーン全体を通してワクチンの整合性を維持するのに役立ちます。スマート CPAP マシンや心臓モニターなどの家庭用医療機器は、患者のデータを収集し、関連情報を患者の主治医や医療ネットワークに送信できます。病院は、IoT テクノロジを使用して患者の生存徴候を追跡し、車椅子や担架などの機器の位置をより正確に把握することで、患者に対するサービス向上を図ることができます。
自律走行車向けエッジ コンピューティング。自動運転車、タクシー、バン、トラックにミスは許されません。エッジ コンピューティングは、交通信号、道路状況、障害物、歩行者、他の車両にリアルタイムで即座に正しく反応できるようにします。
エッジ コンピューティング サービス
エッジ クラウド コンピューティングの普及に伴い、その利用をサポートする関連サービスの種類も増加しています。今日のエッジ コンピューティング サービスは、単なるデバイスやネットワークだけでなく、次のようなソリューションも含まれます。
- AI、分析、その他のビジネス機能の IoT デバイス上での実行。
- エッジ データの大規模な統合による、データのサイロ化の解消。
- エッジ ワークロードのリモートでのデプロイ、管理、およびセキュリティ保護。
- エッジ ソリューションの実行コストの最適化。
- ローカルな変化へのデバイスの迅速な対応。
- 長時間のオフライン期間経過後のデバイスの確実な運用。
最新のソリューションには、データベース、オペレーティング システム、サイバー セキュリティ、ブロックチェーン台帳、インフラストラクチャ管理など、一般的なテクノロジにエッジ コンピューティングを組み込むのに役立つサービスがあります。
マイクロソフトのエッジ コンピューティングサービスの例:
Azure IoT Edge
クラウドのインテリジェンスと分析をエッジ デバイスまで拡張できます。
Azure Stack Edge
Azure マネージド デバイスを使用して、Azure のコンピューティング、ストレージ、インテリジェンスをエッジに提供します。
Azure Sphere
シリコンからクラウドへ MCU 搭載デバイスを安全に接続できます。
Azure SQL Edge
IoT サーバー、ゲートウェイ、デバイスのリアルタイム データ分析情報を取得します。
Azure Data Box
Azure とエッジ コンピューティングに格納されているデータまたは処理中のデータを迅速にコスト効率よく移動します。
Azure Network Function Manager
エッジ デバイス上の 5G および SD-WAN ネットワーク機能のデプロイと管理。
Windows for IoT
企業向け仕様の開発者ツール、サポート、セキュリティを使用して、インテリジェント エッジ ソリューションを構築します。
Avere vFXT for Azure
ハイパフォーマンスの、ファイルベースのワークロードをクラウドで実行することができます。
Azure Front Door
インテリジェントな脅威防止を備えた、高速で信頼性の高いさらに安全なクラウド コンテンツ配信を取得します。
Azure confidential ledger
REST API のマネージド サービスを利用して、ブロックチェーンの非構造化メタデータを保存します。
AI と分析のエッジ コンピューティング サービスのメモ
エッジ向けの AI サービスと分析サービスは、自動化、生産性、メンテナンス、安全性の向上において特に価値の高いものです。以下はほんの一例です。工場用カメラに予測モデルをデプロイすることで、品質管理や安全性の問題を検出できます。この場合、ソリューションはアラートをトリガーし、データをローカルで処理して即座にアクションを実行するか、アクションを実行する前にクラウドに送信して即座に分析します。
よくあるご質問
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エッジ コンピューティングは、遠隔地にあるデバイスがリアルタイムでデータを処理し、アクションを実行できるようにするネットワーク テクノロジです。デバイス本体やその付近のサーバーなど、ネットワークの"エッジ"でほとんどのデータを処理し、最も関連性の高いデータのみをメイン データセンターに送信してほぼ瞬時に処理することで、ネットワーク待機時間を最小化します。
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"エッジ クラウド コンピューティング"とは、"エッジ コンピューティング"の別の言い方であり、これら 2 つの用語は、いずれもネットワーク待機時間を最小化することで、遠隔地にあるデバイスがリアルタイムでデータを処理し、アクションを実行できるようにする同じ内容を意味します。
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エッジ コンピューティング テクノロジには、遠隔地や厳しい環境にあるスマート デバイスが中央ネットワークへの完全な接続の必要なく機能させる、ネットワーク ソリューションとハードウェアが含まれます。ネットワーク ソリューションには、5G のようなテクノロジや、ネットワーク経由で送信されるデータ量を最小化することで待機時間を短縮するソリューションが含まれます。一般的なエッジ デバイスには、カメラ、センサー、サーバー、プロセッサ、スイッチ、ルーターなどがあり、これらはネットワーク経由で中央データセンターに接続されます。多くの場合、エッジ デバイスはローカルで AI を実行し、追加処理のために特定の重要なデータのみプライマリ データセンターに送信します。
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エッジ コンピューティングは、工場の床、小売業者のショールーム、輸送コンテナー、病院、建設現場、エネルギー供給網、農場に加え、国際宇宙ステーションなど、デバイスやセンサーがリアルタイムで動作する必要がある一方で、プライマリ データセンターへの接続が制限されている場所で使用される場合が多くあります。この機能を使用することで、センサーを使用して機械が安全かつ効率的に稼働していることを確認したり、店舗の棚の在庫が少なくなっていることを検出したり、土壌の水分に基づいて農場の灌漑を調整したり、作業員が危険にさらされている可能性があることを特定したりすることが可能になります。