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エッジ コンピューティングとは?

Edge コンピューティングを使用すると、IoT デバイスはネットワークのエッジでデータを処理することで、リアルタイムまたはほぼリアルタイムでデータを処理および操作できます

エッジ コンピューティングの説明

エッジ コンピューティングを使用すると、リモートの場所にあるデバイスは、デバイスまたはローカル サーバーによってネットワークの "エッジ" でデータを処理できます。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が転送されるため、待機時間が最小限に抑えられます。

企業がエッジ コンピューティングを使用する理由

企業はエッジ コンピューティングを使用して、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を使用すると、通常では実現できない場所でのリアルタイム コンピューティングが可能になり、エッジ デバイスをサポートするネットワークとデータセンターのボトルネックを軽減することができます。

エッジ コンピューティングがなければ、エッジ デバイスによって生成される大量のデータが今日のビジネス ネットワークの大部分を過負荷にし、影響を受けるネットワーク上のすべての操作を妨げる可能性があります。IT コストが急増する可能性があります。不満を持った顧客は、ビジネスを別の場所で行うことにするかもしれません。貴重な機械が破損したり、単に仕事効率が低下したりする可能性があります。しかし、最も重要なのは、従業員の安全の確保のためにインテリジェント センサーを使用している業界において、従業員の安全性が損なわ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

スマート アプリと IoT センサーのリアルタイム機能を可能にするために、Edge コンピューティングは相互に関連する 3 つの課題を解決します。

  • リモートの場所からネットワークにデバイスを接続します。
  • ネットワークまたはコンピューティングの制限により、データ処理が低速になります。
  • ネットワーク帯域幅の問題を引き起こす Edge デバイス。

5G ワイヤレスなどのネットワーク技術の進化により、これらの課題をグローバルな商用スケール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大量のデータをほぼリアルタイムで処理できます。(暗号通貨を使用して、ユーザーが到達困難な領域にカバレッジを拡張することを奨励する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。ネットワーク経由のデータ ストリームに含めるデータと除外するデータを選択することは、待機時間を短縮し、リアルタイムの結果を提供するためにも重要です。例えば:

リモート ウェアハウス内のセキュリティ カメラは、AI を使用して疑わしいアクティビティを識別し、その特定のデータのみをメイン データセンターに送信して即時処理します。そのため、カメラは常にすべての映像を送信することで、ネットワークに毎日 24 時間負担をかけるのではなく、関連するビデオ クリップのみを送信します。これにより、会社のネットワーク帯域幅とコンピューティング処理リソースが解放され、他の用途に使用できるようになります。

Edge コンピューティングによって可能になったその他の使用ケース:

  • 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舗では、ワイヤレスの POS デバイスを使用して、支払いを即座に処理します。
  • 海の真ん中にある石油リグは、IoT センサーと AI を使用して、装置が故障する前に誤動作をすばやく検出します。
  • リモート ファーム フィールドの灌漑システムは、土壌の水分レベルを検出することによって、使用する水の量をリアルタイムで調整します。

エッジ コンピューティングが重要な理由

職場の安全性からセキュリティと仕事効率化にいたるまで、エッジ コンピューティングのメリットは膨大です。

効率的な操作。エッジ コンピューティングは、企業がデータを収集するローカル サイトまたはその近くで大量のデータを迅速に処理することにより、日々の操作を最適化するのに役立ちます。これは、収集されたすべてのデータを一元化されたクラウドまたはプライマリ データセンターに複数のタイム ゾーンから送信し、過剰なネットワーク遅延とパフォーマンスの問題が発生する方法よりも効率的です。

応答時間を短縮。クラウドとデータセンターの集中管理された場所をバイパスすると、企業はデータをより迅速かつ信頼性の高い方法でリアルタイムで処理したり、データに近い場所で処理したりできます。何千ものセンサー、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ときに発生する可能性のあるデータ待ち時間、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を使用すると、ネットワークのエッジまたはその近くにあるデバイスが、機械の障害、セキュリティの脅威、その他の重大なインシデントに関するアラートを主要な担当者や機器に対して即座に出して、迅速なアクションを実行することができます。

従業員の仕事効率化を促進。Edge コンピューティングを使用すると、企業は従業員が職務をできるだけ効率よく完了するために必要なデータをより迅速に提供できるようになります。また、自動化と予測メンテナンスを利用するスマート ワークプレースでは、エッジ コンピューティングによって、従業員が必要とする機器が中断しないようにしたり、簡単に防止できるミスを回避したりして、スムーズに実行することができます。

職場の安全性の向上。機器の故障や作業条件の変更が原因で怪我をしたり、害が及んだりする可能性がある作業環境では、IoT センサーとエッジ コンピューティングがユーザーの安全を守るのに役立ちます。たとえば、オフショア石油掘削装置、石油パイプライン、その他のリモートでの産業用使用ケースでは、機器の現場または近くで分析された予測メンテナンスとリアルタイム データは、作業員の安全性を高め、環境への影響を最小限に抑えるのに役立ちます。

遠く離れた場所での機能。エッジ コンピューティングを使用すると、インターネット接続が断続的、またはネットワーク帯域幅が制限されているリモート サイトで収集されたデータの活用を容易にします。たとえば、ベーリング海の漁船やイタリアの田舎のブドウ園などで使用します。水質や土壌の状態などの運用データは、センサーによって常に監視され、必要に応じて処理されます。インターネット接続が利用可能になると、関連するデータを中央のデータセンターに送信して処理および分析することができます。

強化されたセキュリティ。企業にとって、何千ものインターネットに接続されたセンサーと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、大きな懸念事項です。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で、このリスクを軽減するのに役立ちます。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のを防ぐことができます。

データの主権。顧客データを収集、処理、保存、および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 プライバシーに関する規制 (たとえば欧州連合の一般データ保護規則 (GDPR)) に準拠する必要があります。国内の境界を越えてクラウドまたはプライマリ データセンターにデータを移動すると、データ主権に関する規制への準拠が困難になる可能性がありますが、エッジ コンピューティングを使用すると、企業はデータが収集された場所の近くでデータを処理して保存できるため、ローカル データ主権ガイドラインを確実に遵守できます。

IT コストの削減。エッジ コンピューティングを使用すると、企業はクラウド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では、企業のクラウド処理とストレージのコストを最小限に抑えるだけでなく、収集場所またはその近くで不要なデータを除く処理を行うことで、伝送コストも削減します。

Edge 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、処理能力の多くは、データが収集される場所またはその近くに物理的に配置されています。エッジ コンピューティング ハードウェアは、多くの場合、次の物理コンポーネントで構成されます。

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。一部のデバイスには、コンピューティング、メモリ、ストレージの機能が組み込まれていますが、すべてではありません。

プロセッサは、エッジ コンピューティング システムを支える CPU、GPU、関連付けられたメモリです。たとえば、エッジ コンピューティング システムの CPU の処理能力が多いほど、タスクの実行速度が速くなり、サポートできるワークロードも増えます。

クラスター/サーバーは、工場のフロアや商業用の水産工場など、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/サーバーは、多くの場合、エンタープライズ アプリ、エンタープライズ ワークロード、組織の共有サービスの実行を担当します。

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、Edge デバイス データの処理と送信などといった重要なネットワーク機能を実行する Edge クラスターまたはサーバーです。

ルーターは、ネットワークを接続するエッジ デバイスです。たとえば、エッジのルーターを使用して、企業の LAN を WAN またはインターネットに接続できます。

スイッチ (アクセス ノードとも呼ばれる) が、ネットワークを作成するために複数のデバイスを接続します。

ノードは、Edge コンピューティングを有効にするエッジ デバイス、サーバー、ゲートウェイを説明するために使用される包括的な用語です。

エッジ ハードウェアの特性の一部は何ですか?

Edge ハードウェアには耐久性と信頼性が高いことが求められます。多くの場合、この機器は、極端な天候、環境、および機械的な条件に耐えることができる必要があります。特に、多くの場合、次のことが必要です。

ファンレスで通気口なし。特に機器の故障が原因で生産が停止し、作業員を危険にさらす可能性がある業界では、信頼性が重要です。エッジ ハードウェアは、それが危害を受ける可能性のあるほこり、汚れ、湿気、その他の問題から遮断する必要があります。

耐熱性。Edge ハードウェアは、多くの場合、凍結した場所、蒸し暑い場所、および雨の多い環境で屋外に配置されます。場合によっては、水中に配置されることもあります。多くの場合、氷点下でも 100 度近い温度にも耐えることができることが求められています。

突然の動きに影響されない。ハードウェアは、機械や自然な要素による振動や衝撃に耐えられる必要があります。ファン、ケーブル、および簡単に揺れたり壊れたりする可能性のあるその他の内部パーツを使用せずにこれらのコンポーネントを構築することが不可欠です。

小さいフォーム ファクター。エッジ コンピューターでは、コンパクトさが鍵になります。多くの場合、狭いスポットに収まる必要があります。例としては、壁、棚、および輸送箱に詰められたスマート温度計に置かれたスマート カメラが含まれます。

十分なストレージを備えています。Edge デバイスから大量のデータを収集する Edge コンピューターには、大量のデータ ストレージが必要な場合があります。また、大量のデータにすばやくアクセスして転送できる必要があります。

新規およびレガシの機器との互換性。エッジ コンピューター (特に運用環境または出荷時の設定で動作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、新規およびレガシの製造機器、機械、デバイス、センサー、アラームの両方に接続できます。

複数の接続オプションを使用してビルド済み。Edge コンピューターは通常、ワイヤレス接続とワイヤード (有線) 接続の両方をサポートします。そうすることで、農場や海上船などのリモートの商用サイトにおいてワイヤレスでインターネットに接続できない場合でも、コンピューターはインターネットに接続してデータを送信できます。

複数の種類の電源入力をサポートできます。大抵の場合、エッジ コンピューターはリモートの場所で遭遇する可能性のある幅広い電源入力に対応するために、さまざまな電源入力をサポートしています。また、電気的損傷を防ぐために、サージ、過電圧、および電源保護機能も必要です。

サイバー攻撃からの保護。Edge デバイスは、多くの場合、ネットワーク管理者がオンプレミスとクラウドに対応するデバイスのように厳密に管理することはできないため、悪意のある攻撃者に対して脆弱になる傾向があります。マルウェアやその他のサイバー攻撃から保護するために、Edge デバイスにはファイアウォールやネットワークベースの侵入検出システムなどのセキュリティ ツールが備わっている必要があります。

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くの場所で頻繁に使用されるため、盗難、破壊行為、未承認の物理的なアクセスから保護するために構築する必要があります。

クラウド対 Edge 対 Fog 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、リモートの場所にある IoT デバイスによって収集されたデータを会社のクラウドに移動するのに役立つ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とクラウド コンピューティングの違い、および 3 つがどのように連携するかを見てみましょう。

Cloud コンピューティングを使用すると、企業はインターネット経由でホストされているリモート サーバー上でデータを格納、処理、およびその他の方法で操作できます。Microsoft Azure などの商用クラウド コンピューティング プロバイダーは、企業が物理的な IT インフラストラクチャとそれに関連する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。クラウド コンピューティングを使用すると、組織はセキュリティで保護されたリモート作業機能をユーザーに提供し、データとアプリをより簡単にスケーリングし、IoT を活用することもできます。

Edge コンピューティングを使用すると、組織のネットワークの最も遠い場所、つまり "エッジ" にあるデータのキャプチャ、処理、分析が可能になります。これにより、組織や業界は、緊急データをリアルタイムで処理できます。時には、プライマリ データセンターと通信することすら不要になり、大抵の場合は、最も関連性の高いデータだけをプライマリ データセンターに送信することにより、処理を高速化することができます。これにより、クラウド ネットワークなどのプライマリ コンピューティング リソースが無関係なデータでいっぱいになることを防ぎ、ネットワーク全体の待ち時間が短縮され、ネットワークのコストも削減します。

海の真ん中で稼働している石油掘削リグについて考えてみてください。ドリルの深さ、表面の圧力、流体の流量などの情報を追跡するセンサーは、リグ上のマシンをスムーズに動作し、作業者と環境を安全に保つのに役立ちます。ネットワークの速度を不必要に低下させずにこれを行うために、センサーは、重要なメンテナンスのニーズ、機器の故障、およびネットワーク上の作業員の安全性の詳細に関するデータのみを送信します。これにより、問題をほぼリアルタイムに近い状態で特定して対応することができます。

Fog コンピューティングを使用すると、Edge 装置のコンピューティング制限により Edge データを処理できない場合に、クラウドと Edge 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保存して分析できます。

Fog から、関連するデータをクラウド サーバーに送信して、長期的なストレージと将来の分析と使用を行うことができます。Fog コンピューティングにより、一部のエッジ デバイス データを中央データセンターに送信せずに処理することで、企業はクラウド サーバーの負荷の一部を削減できるため、これにより IT 効率の最適化が可能になります。

たとえば、スマート デバイスを使用して、すべての建物の温度管理、通気、照明、スプリンクラー、火事とセキュリティのアラームを自動化する建物管理会社を検討します。これらのセンサーがメイン データセンターにデータを常に送信するのではなく、会社は各建物のコントロール ルームにサーバーを持ち、緊急の問題を管理し、ネットワーク トラフィックとコンピューティング リソースに過剰な容量がある場合にのみ、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 レイヤーを使用すると、会社はパフォーマンスを損なうことなく IT 効率を最大限に高めることができます。

エッジ コンピューティングはフォグ コンピューティングに依存しないことに注意してください。Fog コンピューティングは、企業が特定のエッジ コンピューティングのシナリオでより高い速度、パフォーマンス、効率を得るのに役立つ追加オプションに過ぎません。

エッジ コンピューティングの使用ケースと例

IoT デバイスとエッジ コンピューティングにより、世界中の業界がデータを操作する方法を急速に変革しています。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用途をいくつか次に示します。

支店。スマート デバイスとセンサーを使用すると、会社の第 2 オフィスを運営するために必要なリソースの数が削減されます。インターネットに接続された HVAC コントロール、コピー機がいつ修復を必要とするかを検出するセンサー、セキュリティ カメラについて検討してください。最も重要なデバイス アラートのみを会社のプライマリ 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輻輳とラグ タイムの防ぎ、施設の問題への応答時間が大幅に増加します。

製造。工場設備のセンサーを使用して、機器の定期的なメンテナンスに関する問題や誤動作がないかどうかの監視や、作業員の安全を確保することができます。さらに、工場や倉庫のスマート機器は、仕事効率化を向上させ、生産コストを削減し、品質制御を提供できます。また、データと分析を一元的なデータセンターに送信するのではなく、工場のフロアーに保管しておくと、コストがかかり危険な事態が起きる可能性のある遅延を回避するのに役立ちます。

エネルギー。電力会社と公益事業会社は、IoT センサーとエッジ コンピューティングを使用して、効率を高め、電力網を自動化し、メンテナンスを簡素化し、リモートの場所でのネットワーク接続の不足を補います。ユーティリティ タワー、風力発電所、石油掘削装置、その他のリモート エネルギー源には、厳しい天候やその他の環境上の課題に耐えることができる IoT デバイスを搭載できます。これらのデバイスは、エネルギー サイトまたはその近くでデータを処理し、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 セクターでは、IoT センサーとエッジ コンピューティングが、爆発やその他の大災害につながる可能性のある修理が必要な箇所や危険な機器の誤動作について、主要な担当者に通知する重要なリアルタイムの安全アラートを提供します。

農業。Edge コンピューティングは、農業の効率と生産性を向上するのに役立ちます。対候性の高い IoT センサーとドローンは、装置の温度とパフォーマンスの監視や、土壌、光、その他の環境データの分析、植物で使用される水と水の量の最適化、時間の収集をより効率的に行う上で役立ちます。Edge コンピューティングを使用すると、ネットワーク接続が制限されているリモートの場所においても、IoT テクノロジの使用の費用対効果が高くなります。

小売。大規模な小売業者は、多くの場合、個々のストア全体で大量のデータを収集します。エッジ コンピューティングを使用することで、小売業者はより豊富なビジネス分析情報を抽出し、リアルタイムで膨大なデータに対応できます。たとえば、小売業者は顧客の足のトラフィックに関するデータを収集し、POS 番号を追跡し、すべての店舗の販促キャンペーンの成功を監視し、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を行うことができます。

医療。医療部門でのエッジ コンピューティングの用途は膨大です。ワクチンに同梱されている温度センサーは、サプライチェーン全体で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在宅医療機器は、患者のデータを収集し、関連情報を患者の医師と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バイタル サインを追跡し、車いすやガー二―などの機器の位置をより正確に追跡することで、患者へのより良いサービスを提供することができます。

自律走行車。自動運転車、タクシー、バン、トラックの許容誤差はほとんどありません。エッジ コンピューティングを使用すると、信号機、道路状況、障害物、歩行者、その他の乗り物にリアルタイムですばやく正確に応答できるようになります。

Edge コンピューティング サービス

エッジ コンピューティングが広く導入されるにつれて、その使用をサポートする関連サービスの種類も拡大しています。今日のエッジ コンピューティング サービスは、デバイスとネットワークだけでなく、次のソリューションを含んでいます:

  • >IoT デバイスで AI、分析、その他のビジネス機能を実行する。
  • 大規模なエッジ データを統合し、データ サイロを排除します。
  • エッジ ワークロードをリモートでデプロイ、管理、セキュリティで保護します。
  • エッジ ソリューションの実行コストを最適化します。
  • デバイスがローカルの変更に迅速に対応できるようにします。
  • オフライン期間を延長した後でもデバイスが確実に動作することを確認します。

最新のソリューションの例を幾つかあげると、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の一般的なテクノロジを使用してエッジ コンピューティングを組み込むのに役立つサービスが含まれています。

Microsoft 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に拡張する

Azure Stack Edge

Azure マネージド デバイスを使用して Azure 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

Azure FXT Edge Filer

ハイブリッド ストレージ最適化ソリューションを使用して HPC ワークロードをサポートする

Azure SQL Edge

IoT サーバー、ゲートウェイ、デバイス向けのリアルタイムのデータ分析情報を取得する

Azure Percept

シリコンからサービスへのエッジ インテリジェンスを加速させる

Azure Data Box

保存済みまたは処理中のデータを、Azure と Edge コンピューティングに迅速かつコスト効率のよい仕方で移動する

Azure Network Function Manager

エッジ デバイスでの 5G および SD-WAN ネットワーク機能の展開と管理

Windows for IoT

エンタープライズ レベルの開発者ツール、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する

Avere vFXT for Azure

ファイルベースのハイパフォーマンス ワークロードをクラウドで実行する

Azure Front Door

インテリジェントな脅威保護を備えた、高速で信頼性の高い、セキュリティで保護されたクラウド コンテンツ配信を取得する

Azure confidential ledger

REST API マネージド サービスを使用してブロックチェーンに非構造化メタデータを保存する

Azure Sphere

MCU 搭載デバイスをシリコンからクラウドまで安全に接続する

AI と分析のエッジ コンピューティング サービスに関する注意事項

エッジ向けの AI および分析サービスは、自動化、仕事効率化、メンテナンス、安全性を向上させる上で特に重要です。これは一例ですが、工場のカメラに予測モデルをデプロイすると、品質制御と安全性の問題を検出するのに役立ちます。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時アクションを実行するか、アクションを実行する前にデータをクラウドに送信し、即座に分析を行います。

よく寄せられる質問

  • エッジ コンピューティングは、リモートの場所にあるデバイスがデータを処理し、リアルタイムで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。デバイス自体や近くのサーバーなど、ネットワークの "エッジ" でほとんどのデータを処理することで、最も関連性の高いデータをメイン データセンターに送信するだけでほぼ即座に処理するため、ネットワークの待ち時間を最小限に抑えることができます。

    詳細情報

  • "エッジ クラウド コンピューティング" は、"エッジ コンピューティング" の別名です。2 つの用語には同じ意味があります。つまり、リモートの場所にあるデバイスがネットワークの待ち時間を最小限に抑えてデータを処理し、リアルタイムでアクションを実行できるようにすることです。

    詳細情報

  • エッジ コンピューティング テクノロジには、リモート環境や困難な環境のスマート デバイスが中央ネットワークに完全に接続しなくても機能できるようにするネットワーク ソリューションとハードウェアが含まれています。ネットワーク ソリューションには、5G などのテクノロジや、ネットワーク経由で送信されるデータの量を最小限に抑えて待機時間を短縮するのに役立つソリューションが含まれています。一般的なエッジ デバイスには、ネットワーク経由で中央データセンターに接続するカメラ、センサー、サーバー、プロセッサ、スイッチ、ルーターが含まれます。多くの場合、エッジ デバイスは AI をローカルで実行し、特定の重要なデータのみをプライマリ データセンターに送信して追加の処理を行います。

    詳細情報

  • エッジ コンピューティングは、多くの場合、工場のフロア、小売店のショールーム、輸送コンテナー、病院、建設現場、エネルギー グリッド、農場、さらには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のに、プライマリ データセンターへの接続が限られている場所で使用されます。これにより、企業はセンサーを使用して、機械が安全かつ効率的に動作していることを確認したり、店舗の棚で在庫が不足していることを検出したり、土壌の湿度に基づいて農場の潅漑を増減したり、作業員が危険にさらされている可能性のある場所を特定したりできます。

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