יישום פוג עבור תשתיות העיר החכמה

הדחף לעיבוד מבוזר בסביבה עירונית

ערים מודרניות מתפתחות במהירות לתוך מערכות אקולוגיות מקושרות, שבו מיליוני חיישנים, מצלמות ומכשירים מייצרים זרמים עצומים של נתונים כל שנייה. יוזמות עיר חכמה - ניהול תנועה אינטליגנטי, בטיחות הציבור, ניטור סביבתי, אופטימיזציה של שירותים - ניתוח נתונים מיידי ותגובה המסורתית של ארכיטקטורת מידע ממוקדת בענן, בעוד חזק, מציג עמידות, מגבלות רוחב פס, נקודות הגון של כשל שיכול לערער יישומים רגישים בזמן, כגון תהליכי מחשוב עירוניים, אפילו, פתרונות אבטחה מהירה יותר, תוך כדי ניתוח אבטחה מהירה יותר, פיתוח אבטחה, מערכת אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה יותר, מערכת אבטחה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, מערכת אבטחה מהירה יותר, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה יותר, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה יותר, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה יותר, תוך כדי שיפור אבטחה, תוך כדי שיפור אבטחה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, פיתוח של אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, מערכתית, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, מערכתית, מערכת אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה מהירה, תוך כדי שיפור אבטחה,

מה זה Fog Computing?

מחשוב פוג, המכונה לעתים רשתות ערפל, הוא ארכיטקטורת מחשוב מבוזרת המשתרעת על הענן לקצה הרשת.המונח "פוג" מתאיינת לענן קרוב יותר לקרקע - עיבוד נתונים בצומתים מקומיים במקום לשלוח הכל למרכז נתונים מרכזי.האדריכלות בדרך כלל כוללת שלושה מכשירים ממקדים בלבד: מתקנים זמניים, פועלים, מצלמות), ערפל (מרכזי נתונים, מיקרוסקופיים, , מחסומים ורמות), שלא כמו גם על פני השטח הפיזי, שלא כמו כן, ולא על פני השטח של ערפל, או ערפל, או ערפל, אשר מתמקדת, או ערפל, או ערפל, אשר מתמקדת, עם אבטחה, או ערפל, או ערפל, או ערפל, או ערפל, עם מספר רב יותר, אשר מתמקדת, עם אבטחה, או ערפל, או ערפל, עם מספר מקורות חישוביים, או ערפל, עם אבטחה, אשר בדרך כלל, עם אבטחה, אשר מתמקדת רק ערפל, עם אבטחה, עם אבטחה פיזית, אשר מתמקדת, אשר מתמקדת, עם אבטחה, וספקות אבטחה, אשר מתמקדת רק ערפל, אשר מתמקדת רק ערפל, וספקות, אשר מתמקדת, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, וספקות

ה- OpenFog Consortium (כיום חלק מהקונסורציונל של האינטרנט התעשייתי) הגדיר ארכיטקטורה התייחסות המדגישה את השקיפות הנמוכה, את המודעות למיקום ואת התמיכה הניידות.אדריכלות הזו מתאימה במיוחד למקרים שבהם יש לפעול על ידי נתונים במילימטרים - אותות תנועה אטומיים, תיאום תגובה חירום וניהול המונים, למשל, על ידי הסרת עיבוד מהענן המרכזי, ממקדימים את התנועה לאחור, ועלויות התפעולית של רשת דיגיטלית מפורטות יותר: 0Flimates:

יתרונות מרכזיים לתשתיות העיר החכמה

צמצום הסבלנות והזמן האמיתי

בעיר חכמה, החלטות לעיתים קרובות צריך להיעשות בזמן אמת.מערכת ניהול תנועה חייבת להתאים תזמון אותות בתוך מילימטריים כדי להימנע מעומס; פלטפורמת ניתוח וידאו לבטיחות הציבור חייבת לזהות התנהגות חשודה ואזהרה לרשויות באופן מיידי.מחשוב ממזער את נתוני המרחק הפיזי חייב לנסוע.במקום לשלוח קטעי גלם לשרת ענן במרחק מאות קילומטרים משם, ערפל בתהליכי צמת תנועה באופן מקומי, מזהה נתונים או שבץ מרכזי (או הפחתה) שיכולה להוביל רק לתאונה מרכזית).

אופטימיזציה של Bandwidth ועלויות חיסכון

ערים חכמות לייצר כמויות עצומות של נתונים.מצלמה למעקב אחר הגנה גבוהה אחת יכולה לייצר כמה ג'יגה-בתים של וידאו ליום. Transmitting כל הנתונים הגולמיים האלה לענן ישארו קישורים לרשת ויריד עלויות רוחב פס משמעותיות. ערפל מסננים ומדחסס נתונים בקצה. לדוגמה, רשת חיישן סביבתית עשויה לשלוח ממוצעים ולא כל קריאה; מערכת דיקור יכולה לשדר באופן דרסטי את הערפל המסחרי של חומרים אחרים, לא רק כדי להפחית את רמת עיבוד שטח.

שיפור אבטחה ופרטיות נתונים

יישומים רבים של עיר חכמה להתמודד עם מידע רגיש - תמונות לוחיות, נתונים זיהוי פנים, דפוסי צריכת אנרגיה, ומדדי בריאות מפני מכשירים לבישים. שליחת נתונים כאלה לענן מרכזי חושף אותו ליירט ומגדיל את פני השטח של ההתקפה.מחשוב פוג מאפשר נתונים להיות מעובדים, אנונימיים, או לפני שעזבה את הרשת המקומית.

אחריות ו Offline Resilience

קישוריות ענן אינה תמיד מובטחת בסביבות עירוניות צפופות, במיוחד במהלך אסונות טבע או עומס רשת.מחשוב פוג מבטיח כי פונקציות העיר הקריטיות ממשיכות גם כאשר הקישור לענן הוא חמור. ערפל ללא שליטה אורות התנועה יכול לפעול באופן אוטונומי על בסיס כללים preconfigured או קלטות חיישן מקומי.מערכת תאורה רחוב יכול להתאים בהירות בהתאם לתנאים נוחים ללא צורך באישור ענן.

סקלאלה וגמישות

ככל שערים צומחות, מספר המכשירים המחוברים מתרחב באופן אקספוננציאלי.תתת בענן מרכזי כדי להתמודד עם מיליוני נקודות קצה הוא יקר ומורכב.מדת מחשוב פוג מקנה אופקית – מעדיפה יותר ערפל ככל העולה על הביקוש.חיישנים חדשים או מפועלים יכולים להוסיף לענן קיים מבלי להפריע לאדריכלות הכללית.

יישום פוג: מפת דרכים של צעד-בי-צעד

שלב 1: שימוש במקרים ודרישות הגנה

לא כל יישום עיר חכמה דורש מחשוב.הצעד הראשון הוא לזהות מקרים שבהם עצלות נמוכה, חיסכון רוחב פס, או פעולה לא מקוונת הם קריטיים. מועמדים טיפוסיים כוללים שליטה תנועה חכמה, ניתוח מעקב וידאו, אמצעי חירום, חניה חכמה, ניטור סביבתי.עבור כל מועמד, להגדיר סף שקיפות (למשל, 50 מ"מ עבור אותות תנועה), נתונים, דרישות אבטחה, ועלויות גבוהות של חברות תחבורה, על פני עדיפויות ציבוריות, סוכנויות אבטחה, עדיפויות.

שלב 2: בחר Appropriate Fog Hardware ותוכנות

ערפל נודס יכול לנוע בין מחשבים קטנים של לוח יחיד (למשל, Raspberry Pi עם תוכנה אישית) למרכזי נתונים מיקרו-כיתה תעשייתית (למשל, Dell Edge Gateway, ADLINK MICA) קריטריונים כוללים כוח עיבוד, יכולת אחסון, I / O קישוריות (Ethernet, 5G, LoRaWAN), דירוגים סביבתיים (זמן, אבק, לחות), תכונות אבטחה (מודולנטים של Microsoft) כמו אפשרויות הפעלה חכמות של Microsoft Opener, יישומים (C) או יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים פתוחים, יישומים של Microsoft OpenX).

שלב 3: עיצוב רשת Topology ו-Data Flow

תוכנית היכן להציב ערפל מבוסס על מקורות נתונים וכיסוי נדרש.לדוגמה, להציב צמתים בצומת גדול, ליד תחנות אוטובוס, או בתוך קטבים של אור רחוב. Define כיצד נתונים זורם מחיישנים ועד ערפל, כיצד צומת מתקשרים ביניהם (msh או כוכב), וכאשר הנתונים מועברים יותר ויותר לענן.

שלב 4: יישום אבטחה ובקרת גישה

ערפל הם נגישים פיזית, מה שהופך אותם פגיעים ל טמפרינג. Secure כל צומת עם אמון מבוסס חומרה (TPM), אחסון מוצפן, ו- Jettlement הדדי TLS בין מכשירים, ערפל, וענן. השתמש בזהות וניהול גישה (IAM) כדי לאמת ולארגן את כל התקשורת. for רגישה, ליישם הצפנה או פרטיות שונה ברמת הסימון של סיטי (תוכנות קבועות) לשימוש בהגדרות אבטחה רגילות.

שלב 5: עומק, אינסטלציה, ואימות

ערפל עמוק בשלבים.התחל עם טייס באזור מבוקר (למשל, כמה בלוקים עירוניים) כדי לאמת את הגמישות, הדיוק והאמינות. ערפל חודר עם משטחים קיימים של ענן (למשל, אגמים נתונים עירוניים, מערכות GIS) באמצעות אלגוריתמים של מחסנים, מוטציות בענן, ומאשר כי החלטות המבוססות על ערפל, שקולות על גבי תצורה חיובית, מעקב אחר רוחב פסים, שימוש גבוה יותר של חומרת מידע כוזב, שימוש.

שלב 6: מעקב, שמירה ואופטימיזציה

לאחר דיספלואומנט, ניטור רציף הוא חיוני.שימוש בכלים כמו Prometheus ו Grafana כדי לעקוב אחר בריאות ללא de, CPU / memory שימוש, ו תעבורת רשת. יישום מעל-אוויר עדכונים עבור תוכנה וקושחה. להקים תהליך ניהול מחזור חיים עבור החלפת חומרה (למשל, לאחר 5-7 שנים).

אתגרים ושיקולים מרכזיים

ניהול התקנים ב- Scale

ניהול אלפי ערפל מבוזר גיאוגרפית מטושטש הוא אתגר תפעולי משמעותי.כל צומת עשוי להפעיל יישומים שונים, לדרוש תצורה ייחודית, ולהיות ממוקם במקומות קשים אל-reach (למשל, קטבים עילית, תת-קרקעי) פלטפורמות תזמורת מרכזי (למשל, Kubernetes בקצה, Azure IoT Hub) יכול לייעל עדכונים, ולעקוב אחר ערים, להשקיע יכולות ניהול מרחוק ותוכנות ניהוליות.

אפשרויות וסטנדרטים

(סביבות עיר חכמות הן heterogenous -ensors from מרובות יצרנים, מערכות מורשת ופרוטוקולים שונים של תקשורת (Zigbee, Messenger, NB-IoT, 4G/5G) ערפל נודס חייב לגשר על הפרוטוקולים הללו ולספק מודל נתונים מאוחד.אימוץ תקני יכולת בין-ההתאמה כגון IEEE מחשוב מופשט ו- Networking) ואדריכלות OpenFog מסייע להבטיח כי מיצרנים שונים יכולים כעת לפשט אינטגרציה חדשה (F) ולפתח תקנים נוספים של אינטגרציה (F) ו-F) ו-F) ו-FDValatives) תקנים נוספים.

אבטחה ופרטיות

תקנות פרטיות נתונים הופכות מחמירות יותר ברחבי העולם.מחשוב ערפל יכול לעזור, אבל גם מציג סיכונים חדשים - התקפות פיזיקליות, התקפות צד-ערוציות, או עדכוני קושחה זדוניים.ערים חייבות ליישם אסטרטגיה מעמיקה: מנעול מאובטח, גילוי חומרה, תקשורת מוצפנת, ואדריכלות רשת אפס-אמון.עבור נתונים, ליישם אנונימיות או הדבקה בערפל לפני כל אחד מהתחומים המקומיים לא עומדים על ידי אבטחה.

עלויות ועלויות בעלות

בעוד מחשוב ערפל יכול להפחית את עלויות רוחב הפס בענן, הוא דורש השקעה מקדימה בחומרה, התקנה ותחזוקה. A סכום כולל מפורט של ניתוח בעלות צריך להשוות את העלות של ערפל מול רוחב הפס הנ הציל, מופחת ענן compute, ושיפור אמינות. במקרים רבים, נקודת השבר-even מתרחשת בתוך 2-3 שנים עבור יישומים גבוהים כמו מעקב ערים יכול גם לחקור את פרטי האינטרנט שבו לספק שותפויות חדשות מקרנות קרקעיות.

עתידו של פוג בפיתוח עירוני

מחשוב פוג יהפוך אפילו יותר אינטגרלי כמו ערים לאמץ רשתות 5G, כלי רכב אוטונומיים ואינטליגנציה מלאכותית בקצה.5G תקשורת בעלת עוצמה נמוכה (URLLC) בשילוב עם ערפל מאפשר שליטה בזמן אמת על מעבורות אוטונומיות ומשלוחים מבוססי מזל"ט על ערפל - שימוש במודלים קלים כמו TensorFlow Lite או ONNX - מאפשר בקרה בזמן אמתי של רשתות חכמות, ודמיית אבטחה דיגיטלית, ללא ערפל.

יתר על כן, קיימות היא חדשנות נהיגה. Fog nodes המופעלת על ידי אנרגיה מתחדשת (שערים מפוכחים) יכול להפחית את טביעת הרגל פחמן של עיבוד נתונים עירוניים. חומרה יעילה אנרגיה (מעבדים מבוססי ARM, מאיצים AI מיוחדים כמו NVIDIA Jetson) הופך את מחשוב קיימא עבור מקומות מ-grid. as האינטרנט של הדברים מתרחב למיליארדי של ערפל, מחשוב יהיה ספקטרום מוקדם של עיר חכמה ומאובטחת:

מסקנה

מחשוב פוג אינו רק הרחבה של מחשוב ענן; הוא טכנולוגיה בסיסית לבניית תשתיות עיר חכמות, יעילות ויעילות ויעילות, על ידי העברת חישוב לקצה הרשת, ערים יכולות להשיג את השקיפות הנמוכה, חיסכון רוחב פס, אבטחה ואמינות לא מקוונת כי יישומים עירוניים מודרניים מגיעים, דורש הערכה זהירה של מקרים, בחירת חומרה ותוכנה, נהלי אבטחה חזקים, וגישה שלבית, בעוד שביקושים עירוניים מתקדמים, ימשיכו להאיץ את המורכבות של מערכות ניהוליות גבוהות יותר.