Kırsal Bağımlılığı Mücadelesini Anlamak

Fog Computing – veri işleme, depolama ve ağ ana akımlarına daha yakın olan merkezi olmayan bir bilişim altyapısı – toprak altında bulunan hassas tarım, telemedicine ve akıllı köy izlemeleri gibi düşük ücretli uygulamalar olarak ortaya çıktı.Ancak, dağıtımlarda yer alan yoğun nüfus için en önemli engel, kentsel dağıtımları ekonomik olarak zorlayan finansal ve teknik stratejilere ulaşmadan önce maliyetle devam ediyor.

Kırsal Fog Deployments'te Core Cost Sürücüler

Etkili maliyet-redüksiyon stratejileri oluşturmak için, ilk önce masrafların nereden geldiğini anlamalı, Donanım tedariki, yükleme işi, enerji taahhüdü, ağ backhaul ve tüm mülklerin toplam maliyetine katkıda bulunabilmeli (TCO) Tüm bu nedenle, kırsal yerellerde, düşük enerji maliyetleri gibi ek yükleri ve sınırlı yetenekli teknisyenler her kategoriye güvenebilmeleri için. Örneğin, bir çiftlik binasına yerleştirilen bir fog düğümü sağlam bir şekilde muhafaza ve güneş panellerine katkıda bulunabilirler.

İlk Sermaye Açıklaması (Kıyıt) vs. Operasyonel Açıklama (OpEx)

Birçok kırsal girişim CapEx'ı daraltmaya odaklanır - bir kez donanım ve dağıtım çalışması satın alır. Ancak, fog bilişim sistemleri genellikle 5-10 yıl boyunca yaşam boyu sürer, yani OpEx for power, network, transit onarımlar ve yazılım güncelleştirmeleri CapEx'i zamanla aşabilir. Örneğin, bu elektrik tarifeleri, iş akışları ve ekipmanları üzerinde çalışan diğer tüm yerel verileri kullanarak, daha pahalı bir şekilde şarj edebilir.

Hosting Fog Nodes için mevcut altyapıyı kullanmak

Dağıtım maliyetlerini azaltmak için en hızlı yollardan biri, yeni yapılar veya kiralama özel kule alanı oluşturmaktan kaçınmaktır. Mevcut altyapı varlıkları - örneğin hücresel temel istasyonlar, kırsal okul binaları, topluluk sağlık merkezleri ve hatta tarımsal sulama kuleleri - bu konumlar genellikle daha düşük kiralama ücretleri veya topluluk ortakları ile anlaşma yapabilirler. Örneğin, Smart Village projesi, mevcut çatılarda kullanılan bir çatıdaki yükleri satın almak için kullanılan bir platformdur.

Telekomünikasyon Operatörleri ile Kooperatif Modelleri

Mobil ağ operatörleri (MNOs) zaten birçok kırsal bölgede hücre kuleleri aracılığıyla bir varlığını sürdürüyor. MNO'lar ile ortaklıklar, bu kulelere geri adım atmasına izin veriyor - MNO'yu geri ödeme yaparken, MNO'yu farklı sitelere göre genişletirken, MNO'nun yerel içerik katlama veya IoT veri agresyon gibi hizmetleri, yeni gelir akışlarını azaltabileceği konusunda daha düşük giriş maliyetlerine sahip olması.

Low-Cost Hardware Selection ve Tasarım Prensipleri

Kırsal fog düğümleri toz, nem, sıcaklık salakları ve vahşi yaşam etkileşimleri için yeterince dayanıklı olmalıdır, ancak birçok kenar için yeterli miktarda işlem kapasitesine ve sensör füzyon görevlerine ihtiyaç duymazlar.Pazarlamalar, 100+ watt'a kıyasla (örneğin, Raspberry Pi CM4, Odroid, veya endüstriyel sınıf ARM tahtalar) bu cihazlar, 5 ila 15 tane daha fazla sayıda elektriksel olmayan bir şekilde, 5-15 watt, 5-kırıklama işlemine kıyasla, 5-kırık bir mini PC sunucusuna kıyasla, beş yıllık bir süre boyunca, hatta binlerce elektriksel düğümün yüksek çözünürlükte binlerce farklı şekilde kullanılmasını sağlar.

Yeniden tasarlanmış ve Açık-Hardware Seçenekleri

Başka bir yaklaşım, açık donanımlar, Open Compute Project tarafından onaylanmış olanlar veya Sahraaltı Afrika'daki yeniden finanse edilen refurbished işletme dişlileri gibi, hafif işletim sistemleri ile güncellemeden sonra tekrarlanan müşteriler tarafından yeniden finanse edilen cihazlardan yeniden finanse edilen bir şekilde, yüksek çözünürlükte bulunan bazı kârlar için % 60-70 oranından daha düşük maliyetli olabilir.

PSP ve Scalable Architecture Maliyetleri yaymak için

Bir boyutlu-fits-tüm dağıtım nadiren kırsal bağlamda çalışır, çünkü topluluk ihtiyaç ve ağ talebi zamanla yavaş yavaş yavaş yavaş evrim alır. modüler bir mimari - ne kadar dağıtım küçük sayıda düğüm ve yalnızca talep büyüdükçe başlar - ilk finansal kesintiye gider.Bu “paylaşınız” modeli özellikle de akıllı tarım gibi uygulamalar için ilgilidir, tek bir köy birkaç çiftlikte toprak nezle başlar ve daha sonra hava istasyonları ekleyin, drone verileri işleme ve hayvanatlama işlemi yapar.

Konteynerli ve Hafif Sanallaştırma

modüler ölçeklendirmeyi desteklemek için, fog platformu hafif konteynerleme (örneğin, Docker, Podman) veya mikro-virtual makineleri. Bu yaklaşımlar, aynı fiziksel donanımda izole ortamlarda çalıştırmak için farklı uygulamalar sağlar, maxing kaynak kullanımı. yeni bir kenar hizmeti gerektiğinde, bir konteyner resminin tüm Finlandiya'dan gelen yazılım setlerini yeniden dağıtmaya kadar kullanılabilir.Bu aynı zamanda düğümlerin birçok kilometrede dağınık ortamlarda dağıtması için gerekli olan temel özelliktir.

Power Bağımsızlık için Yenilenebilir Enerji Entegrasyonu

Birçok kırsal alanda, düşük maliyetli olmayan bir şebeke elektrik veya hiç kimse yok. dizel jeneratörlere bağlı olarak, 50-düşük güneş paneli ve 20-30 Ah lityum-iyon akü, güç alt sistemi için yaklaşık 200 $ maliyet-tavaplı bir çözüm elde edebilir.Bu dizel maliyetlerin 50-15 watt'ı uzaktan yükleyerek, yüksek enerjili yüksek enerjili yüksek enerjili yüksek enerjili yüksek enerji kaynaklarına genellikle 12 ay içinde maliyetle desteklenebilir.

Orta Kaynaklarından Enerji Üretiyor

ultra-düşük-güç sensörü düğümleri (milliwatt aralığı), enerji, Kaliforniya Üniversitesi'nden gelen enerji, frekans sinyalleri, FM radyo yayınlarından enerji alan kablosuz bir nem sensörüne sahipken, bu teknolojiler, verileri yemleyen sensörlerin tamamının tamamının enerji ihtiyacı olan algılanmasına neden olabilir.

Topluluk ve Yerel Kapasite Yapı

Operasyon maliyetlerini azaltmak, sadece donanım optimizasyonundan daha fazlasını gerektirir. Yerel topluluk üyeleri temel bakım, sorun giderme ve hatta donanım montajını gerçekleştirmek için eğitilmiştir, pahalı dış teknisyenler için ihtiyaç dramatik bir şekilde düşer.Ayrıca, planlama sürecindeki “Rural Cloud Initiative” gibi programlar güvenli arazi haklarını, izinleri ve bazen depolama alanı veya güvenlik gibi konularda eğitim almış durumda.

Gelir-Şahve ve Kooperatif Sahipliği

Bir topluluk tarafından sağlanan bir diğer umut verici model, fog dağıtımını bir topluluk tarafından tedavi etmektir. Köylüler, kiralanan ücretlerin yedeklenmesini ve genişlemesini sağlamak için küçük aylık ücrete katkıda bulunurlar. Ghana'daki bir kooperatif mülkiyet yapısına sahip çiftçilerin yemyeşil düğümlere sahip oldukları yerlerde, su içme kontrolü veya pazar fiyatı izleme gibi uygulamalar için daha hızlı yanıt süreleri alırlar.

Vaka Çalışmaları: Uygulamada Maliyetleri Etkili Fog Deployments

Project: Tamil Nadu'da Akıllı Irrigation Fog Network, Hindistan

Yerel bir tarım üniversitesi ile ortaklıkta, 200 hektarı kapsayan 10 köy boyunca bir fog ağı kullanılmıştır. Her bir fog node - bir Raspberry Pi 4, 60W güneş panelinden inşa edildi ve 30Ah pil - yaklaşık olarak 350 $ 'lık bir proje, mevcut tapınak ve okul çatılarını monte etti, arazileri ortadan kaldırmak için maliyetle azalttı - bulut tabanlı alternatiflerin maliyeti için bir topluluk ağı kullanarak, proje pahalı uydu bağlantılarını iki yıl boyunca bıraktı.

Project: Telemedicine Edge Nodes in Kırsal Alaska, USA

Alaskan köyleri genellikle istikrarlı internet eksikliğinden yoksundur. Bir proje, kırsal sağlık kliniklerinin içinde elektronik sağlık kaydı (EHR) önbellek ve düşük çözünürlük tanı algoritmaları ile bir araya getirilmesini sağladı.Yeni donanım satın almak yerine, proje devlet ofislerinden gelen fazla mini-PC'yi yeniden kullanmak için yeniden amaçlıydı, onları bilgisayar destekli depolama ve sağlam korumaları için sıkıştırdı. Güç, kliniğlerin yedek jeneratörü ile birleştirildi ve küçük bir güneş şarj cihazıyla birleştirildi.

Politika Destek ve Mechanisms

Hükümet inisiyatifleri ve uluslararası kalkınma fonları, kırsal fog bilişimin maliyetlerini önemli ölçüde dengeleyebilir. Birçok ülke evrensel hizmet yükümlülüğüne sahiptir (USO) genişleyen alanlarda bağlantı projelerini destekleyen fonlar vardır - bazıları, "ortalama veya yerel içerik teslimatı" olarak hizmet eden fog altyapısına yönlendirilebilir.Avrupa'da, Horizon 2020 programı “FogD bakım düğümleri” ile test edilen düşük maliyetli dağıtım projesini finanse etti.

Kamu özel Ortaklıklar (PPPs)

PPP'ler ticari kullanılabilirlik ve halk ihtiyaçları arasındaki boşluğu köprüleyebilir. Yerel bir hükümet vergi teşvikleri veya arazi erişimi sağlayabilirken, özel bir teknoloji sağlayıcısı maliyette donanım sunar ve fog ve kenarlar mobil ortaklıklar aracılığıyla teslim edilir.

Maliyetleri Azaltıyan Teknoloji Stack Choices

Donanımın ötesinde, yazılım seçenekleri toplam maliyeti önemli ölçüde etkileyecektir. Açık kaynak kenar hesaplama çerçeveleri - EdgeX Foundry, KubeEdge ve OpenHorizon gibi - Lisanslama ücretleri ve topluluk desteği, Platformlar gibi modüler orkestralama, ağ ve depolama işlevleri sağlar.For data management, time-ee databases like InfluxDB (open-source version) küçük flaş depolamalarında verimli bir şekilde çalıştırılabilir, pahalı çekme diskleri için ihtiyaçtan kaçın. Aynı şekilde, hafif mesajlaşma protokolleri kullanarak, MQTT veya AMQP gibi.

Dinamik Kaynak Allocation için Yazılım Tanımlanmış Ağlama

SDN, yöneticilerin birçok fog düğümleri üzerinde ağ yönetimini merkezlendirmelerini sağlar, kritik uygulamalar için trafik önceliklendirmesini sağlar (örneğin, rutin sensör logları üzerinde sağlık uyarıları) ve geri yükleme işlemi başarısız olursa, hafif fogde için gerekli olan ihtiyacı azaltır; tek bir SDN kontrol cihazı, bireysel düğümlerin maliyetini azaltabilir. Uygulama açık kaynak SDN kontrolörleri açık kaynakla yapılabilirken, ONOS veya OpenDaylight gibi kontrolleri ile yapılabilir.

Uzun Süreli Tasarruflar için İzleme ve Tahminsel Bakım

Kırsal dağıtımlarda gizli maliyet sürücülerinden biri planlanmamış durumda.Bir teknisyeni uzaktan köye göndermek seyahat ve konaklamada yüzlerce veya binlerce dolara mal olabilir. Basit bir izleme sistemi – CPU sıcaklığı, disk sağlığı, güç kaynağı gerilimi ve ağ gecikmesi – sistem bayrakları potansiyel bir başarısızlık (örneğin, yükselen disk sıcaklığı) tarafından belirlenen bir sonraki düzenli ziyaret sırasında veya konu çözülebilir.

Sonuç: Pratik Bir Yol İleri

Fog Computing, kırsal alanlarda dijital hizmetleri dönüştürmek için gerçek bir vaatte bulunuyor, ancak dağıtımı, maliyet kısıtlamaları ön ve merkezle mühendisi olmalıdır.Mevcut altyapıyı kullanarak, düşük güç ve modüler donanıma sahip olmak, yenilenebilir enerjileri entegre etmek ve yerel topluluklara güçlendirmek için, proje planlayıcıları her iki CapEx ve OpEx'den de dramatik bir şekilde daha düşük maliyetlidir.Bu stratejilerin sadece teorik olmadığını gösteriyor - daha zorlu ortamlarda kanıtlanmışlardır.

Dijital bölme tek bir gümüş mermi tarafından kapatılamaz, ancak maliyetle etkisiz fog bilişim, kırsal dağıtımları düşünen kuruluşlar için - tarım, eğitim veya sağlık için - temel bir kısıtlama olarak değil, burada belirtilen stratejileri benimsemekte, paydaşların korunması için gerçek yarar sağlayan sürdürülebilir bir fog ağı sunar.