وقد أدى النمو الهائل في الأجهزة المترابطة ومجموعات البيانات الضخمة التي تنتجها إلى دفع الهياكل التقليدية للحوسبة السحابية إلى حدودها، كما أن التطبيقات التي تتم في الوقت الحقيقي - مثل تنسيق المركبات المستقل، وعمليات التطهير عن بعد، والارتقاء بالأجهزة الصناعية - الضبطية اللامعينة، والمنتجات العالية، والاستخبارات المحلية - مما يؤدي إلى تقارب شبكات السحب والضغط على الضباب، إلى معالجة هذه المطالب مباشرة، مما يؤدي إلى توليد نسيج قوي.

Understanding the Distributed Computing Spectrum: Cloud, Fog, and Edge

ومن الضروري، من أجل إدراك أثر هذا التكامل فهم الهيكل المطبق الذي يستحدثه حساب الضباب، ويُضفي الطابع المركزي على نظام السحب التقليدي الذي يُضفي على القدرة على تجهيز البيانات في مراكز البيانات الضخمة، وفي حين أن هذا النموذج فعال بالنسبة للعديد من التحليلات والمهام المتعلقة بالتخزين، فإن طابعه المركزي يُحدث مسافة مادية تترجم مباشرة إلى حالة طوارئ، ويظهر الحوسبة كمستويات وسيطة، وهي بنية أساسية أفقية لا توزع موارد مأمونة.

Fog Computing Architecture and Core Principles

ويتميز حساب الفوج بقدرته على دعم التوزيع الكثيف للموارد الحاسوبية، ويمكن أن يكون أي جهاز من أجهزة التنصت والتخزين والربط الشبكي - من أجهزة التحكم الصناعي، والمفاتيح، والموجهات إلى الخواديم المكرّسة والحواسيب المحتوية على مواد مشعة، وتنظم هذه العوارض بطريقة هرمية، مما يتيح لها جمع البيانات من مجموعة واسعة من أجهزة التحكم المتزامنة، وإجراء تحليل زمني حقيقي؛

وعلى عكس الحوسبة الحافة النقية التي غالبا ما تحصر المعالجة في الجهاز الفردي (مثل جهاز الاستشعار أو البوابة المحلية)، فإن الحوسبة الضبابية تخلق مجموعة موارد متماسكة عبر عدة زوايا، وهذا يتيح نقل عبء العمل، والموازنة بين الحمولة، والقدرة على الصمود، وإذا فشل أحد رموز الضباب، فإن عقد الوصل يمكن أن يتحمل مسؤولياته بصورة دينامية، وهذه القدرة الموزعة أو التفتيشية هي ما يجعل البيئة الأساسية متماسكة أمرا مناسبا.

قدرات 5G

5G([G]) ليست مجرد تحسين تدريجي على مستوى 4G LTE؛ بل تمثل إعادة تصميم أساسية لهيكل الشبكة المتنقلة، ويبنى نموذجها القائم على الخدمات على ثلاث حالات للاستخدام الأساسي: تعزيز النطاق الترددي المتنقل (eMB) من أجل ارتفاع معدلات البيانات، واتصالات ماكين - تيب (MTC) من أجل ربط بلايين الأجهزة المنخفضة القدرة، ونسبة مئوية من الطلبات ذات القدرة المنخفضة على إحداث الاحترار

قدرات (يورل) 5 جي، بالإضافة إلى أنّ صناعة الشبكة تتيح للمشغلين إنشاء شبكات منطقية معزولة ومُحدّدة خصيصاً لتلبية احتياجات محددة من التطبيقات.

العلاقة الرمزية: لماذا يحتاج كل من فوج و5G إلى بعض

وفي حين أن 5G توفر طبقة النقل اللاسلكية غير الموثوقة التي لا تصلح إلا في المستقبل، فإنها ليست حلا كاملا للحساب في الوقت الحقيقي، ولا يزال جوهر الشبكة يعتمد على مهام التجهيز المركزية، حيث تعمل الحواسيب الضبابية بوصفها المرسل الحاسوبي اللازم، ولا تصل التكنولوجيا إلى كامل إمكاناتها دون غيرها في سياق الوقت الحقيقي، ويخلق التكامل حلقة من التصورات والتصورات غير المستقرة.

التمكين من تحقيق الاستقرار من نهاية إلى أخرى

- إن الركاز المقدس لنظم المراقبة في الوقت الحقيقي هو معرفة دقيقة، مع يقين مطلق بأن الحزمة ستجهز في إطار نافذة زمنية محددة، وتعالج شبكة الاتصال اللاسلكي ذات الترددات السعة 5 G، وتسلم البيانات من الجهاز إلى محطة قاعدية مع مربع ثانوي دون ميل، غير أنه يجب عندئذ تجهيز البيانات، إذا كانت البيانات متجهة نحو محرك يمتد إلى مسافات نصف ميل.

تحقيق الحد الأمثل من تكاليف باندويث وتخفيض تكاليف العودة إلى الوطن

إنّ حجم البيانات المُتولدة من أجهزة الاستشعار وأجهزة الفيديو مُذهلة، وجهاز التحكم بالفيديو الوحيد الذي يمكنه توليد أكثر من 1 تي بي من بيانات الاستشعار في اليوم، و تحويل هذه البيانات الخام إلى السحابة غير عمليّة اقتصادياً وسوقياً، وحساب الأنابيب يوفر الحل من خلال خفض البيانات الذكية، وأجهزة التصوير السحابي يمكنها أن تُحدث أكثر من بيانات الأشعة السحابية،

تعزيز الوعي المستمر وعلم النفس المحلي

فالتطبيقات في الوقت الحقيقي تتطلب الوعي بالظروف البيئية المحلية، ووجود أشياء أخرى، أو وضع الأصول، ويمكن أن توفر سحابة مركزية سياقا واسعا، ولكنها تكافح مع القرارات المحلية ذات الصبغة الصغرية، وأن تكون هناك رؤية مباشرة وفورية للبيئة المحلية، وعندما يقترن ذلك بالتوقيت الدقيق والخدمات الموقعية لخمسة آلاف، يمكن أن يُحدث التباطؤ في استخدام أدوات الدفع المركَّبة على أساس منظرة الحقيقية.

Transforming Industries: Real-World Applications of the Fog-5G Stack

والتطبيقات العملية لدمج حاسبات الضباب مع 5 زاي واسعة النطاق وتشمل قطاعات متعددة ذات تأثير كبير، وتوضح الأمثلة التالية كيف أن هذه الحزمة التكنولوجية تنتقل من الإمكانات النظرية إلى نشر الإنتاج.

المركبات المستقلة ذاتيا والمركبات إلى الغلاف الجوي (V2X)

فالمركبات ذاتية الدفع هي مراكز بيانات متجددة، ولكنها لا تستطيع العمل في عزلة، بل تحتاج إلى الاتصال بالهياكل الأساسية وغيرها من المركبات من أجل الملاحة بأمان، ويحتاج الاتصال بأجهزة V2X إلى بث رسائل السلامة الأساسية حتى 10 مرات في الثانية، كما أن وحدة الطرق ذات الصلة بالشبكة، التي تعمل كشعار ضبابي، يمكن أن تجهز هذه الرسائل من جميع المركبات في نطاق ضيق.

المساعدة الجراحية المضادة للأفراد والمتطوّرات

وفي مجال الرعاية الصحية، فإن تركيبة الضباب و5G تقطع الحواجز الجغرافية، والنظر في سيناريو معقد للجراحة عن بعد، يحتاج فريق الجراح إلى تغذية مرئية عالية السرعة وإشارات مراقبة عن طريق الهبات، كما أن وصلة رقم 5G RLC توفر الاتصال اللاسلكي، ولكن ينبغي معالجة مسار الفيديو من الروبوتات الجراحية في الوقت الحقيقي.

Intelligent Smart City Infrastructure and Digital Twins

وتعتمد المدن الذكية على شبكة مكثفة من أجهزة الاستشعار لإدارة المرور والرصد البيئي والسلامة العامة، وتواجه نماذج السحاب التقليدية حجماً وسرعة هذه البيانات، وتسمح بنية الضباب 5 زاي بإنشاء توأم رقمي حضري في الوقت الحقيقي، وتُنشر في أضواء الشوارع، وتُستخدم فيها أجهزة تسجيل البيانات السحابية وبيانات الاستشعار محلياً.

Industrial IoT (IIoT) and closed-Loop Process Control

(الآلات الصناعية) تحتاج إلى حلقات مراقبة دقيقة ومراعية للوقت.

مواجهة تحديات الهيكل الحقيقي المنزوع

وفي حين أن الفوائد كبيرة، فإن الطريق إلى اعتماد الضباب على نطاق واسع وإدماج 5G ليس بدون عقبات كبيرة يجب أن يعالجها المهندسون والمهندسون المعماريون.

الأمن والخصوصية والثقة في نموذج موزع

وتتوفر مراكز البيانات المركزية محيطات قوية لأمن الفضاء المادي والالكتروني، حيث توزع رموز الفوج، بحكم طبيعتها، وكثيرا ما تكون موجودة في مواقع مادية غير آمنة أو شبه آمنة مثل خزانات الشوارع أو طوابق المصانع، مما يزيد من سطح الهجوم بشكل كبير، ويصبح كل رمز ضبابي نقطة دخول محتملة للجهات الفاعلة المهددة، ويكفل وجود اختبارات على مستوى المعدات، وبيانات مشفرة على شبكة الوصل بين الاختراع والمرور العابر، وشبكة الأساسية.

توحيد المعايير والقابلية للتشغيل المتبادل عبر النظم الإيكولوجية

ولا يزال النظام الإيكولوجي المحوسب للضباب يتحوّل إلى نضج، فبدون معايير مفتوحة، هناك خطر يتمثل في وجود قفل لدى البائعين وقضايا قابلية التشغيل المتبادل بين مختلف مقدمي رموز الضباب أو بين طبقة الضباب ومختلف الشبكات الأساسية لمجموعات الـ 5 جي، حيث توجد معايير للتداخل بين أجهزة الإيداع المفتوحة (التي أصبحت الآن جزءا من اتحاد الإنترنت الصناعي) وهي عبارة عن هيكل مرجعي لحجم عمل الضباب، يحدد العناصر الرئيسية والتفاعلات.

إدارة استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل

كما أن تجهيز البيانات يستهلك الطاقة محليا ويولد الحرارة، وفي حين أنه يقلل من تكاليف النطاق الترددي، فإنه يستحدث نفقات تشغيلية جديدة تتصل بشراء المعدات واستهلاك الطاقة والصيانة المادية، كما أن هناك حاجة إلى إجراء تحليل قوي لمدى العودة إلى الاستثمار لأي عملية نشر، كما أن التقدم في مجال السيليكون المخفض القوة، مثل المجهزين الذين يعملون في إدارة المخاطر في مجال الزراعة، وميسرات التوليد المكرسة، لا تزيد من الكفاءة في استخدام الطاقة.

المستقبل: نحو ممر لا يحصى فيه

إن إدماج حواسيب الضباب مع شبكات 5G ليس نقطة نهاية ثابتة بل هو منبر أساسي للموجة القادمة من التحول الرقمي، حيث أن نماذج الاستخبارات الاصطناعية تصبح أكثر كفاءة وتخصصا في نشر الحواف، فإن عواصم الضباب ستتطور إلى مراكز مستقلة لصنع القرار قادرة على إحداث تداخل معقد دون تدخل بشري، وسيؤدي توسيع شبكات الفرز الأحادي للشبكة العالمية إلى فتح كامل إمكانات النقل عبر شبكة يو إل تي إل تي إل تي أو تي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي أو بي

وفي المستقبل، فإن البحث في الشبكات ذات النطاقات العامة الست ينظر بالفعل في إدماج الاستشعار والاتصال، مقترناً بتكامل محكم أكثر صرامة، ويعتمد هذا " تطابق العوالم الرقمية والفيزيائية " اعتماداً كاملاً على مبادئ الحساب الموزع الذي ينشئه الضباب و5 زاي اليوم. التطبيقات الصناعية والمشروعية ] على الأرجح أن تكون هذه الشبكات الأساسية الرئيسية المقترنة بالطلب

وفي نهاية المطاف، فإن التآزر بين الحوسبة الضبابية و5G يتيح عالما تتخذ فيه القرارات بسرعة الضوء، وبأمانة، وبقدر موثوق به، حيث تكون الحاجة إليها أكثر من غيرها، وهذا التحول المعماري هو حجر الزاوية التي ستبنى عليها نظم ذكية ومستجيبة ومستقلة حقا.