エッジ コンピューティング アーキテクチャとデータ センター アーキテクチャの違いは何ですか?

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エッジ コンピューティングは、分散コンピューティング、グリッド コンピューティング、クラウド コンピューティングに続く新しいコンピューティング モデルです。エッジ コンピューティングは、クラウド コンピューティングを中核とし、最新の通信ネットワークを手段とし、大規模なスマート端末を最前線としています。リソース割り当てを最適化することで、コンピューティング、ストレージ、転送、アプリケーションなどのサービスがよりインテリジェントになります。補完的な利点と緊密なコラボレーションを備えたリソースをスケジュールする機能を備えています。クラウド、ネットワーク、端末、インテリジェンスを統合した新しいコンピューティングモデルであり、そのコンセプトは豊富です。

（１）エッジコンピューティングとは、センターとエッジをカバーするグローバルコンピューティングモデルです。

エッジ コンピューティングの構成には 2 つの部分があります。1 つはリソースの細分化で、コンピューティング、ストレージ、キャッシュ、帯域幅、サービスなどのリソースの細分化を含み、元々集中化されていたリソースの深さを拡張して需要側に近づけ、信頼性が高く、効率的で、低遅延のユーザー エクスペリエンスを提供します。 2 つ目は、リソースのグローバル化です。つまり、センターがすべてのリソースを提供するのではなく、エッジがリソース プールとして使用されます。エッジ コンピューティングは、集中型コンピューティング モデル (クラウド コンピューティングやスーパーコンピューティングなど) を統合し、センターとエッジ間の連携を通じて、補完的な利点と調整された統合という目的を実現します。

（２）エッジコンピューティングでは、効率的なコンピューティングパフォーマンスを実現するためにグローバルなコラボレーションが必要です。

エッジコンピューティングでは、グローバルな視点から問題を考慮する必要があります。これは、ネットワークのエッジ側に限定されず、中央の場所にあるクラウド コンピューティング センター、データ センター、スーパー コンピューティング センターなどとの共同コンピューティングのモデルです。最高の処理効率を得るためには、それらの間の協調コンピューティング、並列処理、ネットワーク伝送の最適化などをグローバルに考慮する必要があります。

（３）エッジコンピューティングは、需要に応じて動的なサービスを提供するインテリジェントコンピューティングモデルです。

エッジ コンピューティングは、クラウド、ネットワーク、エンドの 3 レベル構造のアップグレードであり、インテリジェンスに向けた重要なステップです。エッジ コンピューティングには通常、状況認識機能があり、コンテキストを通じてビジネス シナリオ、ユーザー ニーズ、コンピューティングの規模、ストレージ サイズなどを認識できます。これにより、ターゲットを絞ることができ、ユーザーのニーズに応じてリソースを動的に構成できるため、コンピューティング モデルがよりインテリジェントになります。

（4）エッジコンピューティングには、物理​​的境界、論理的境界、ゲートウェイノード、エッジノード、エッジ側、クラウド側などの概念があります。

エッジ コンピューティングの物理的な境界とは、ユーザーに近いゲートウェイのエッジ側にあるエッジ デバイスの一方の端を指します。論理境界とは、集中型クラウド コンピューティング機能に対するエッジの機能を指します。ゲートウェイ ノードとは、エッジ デバイスのカスケード、アプリケーション サービス、タスクの分散などの機能を実行するサーバーを指します。権利と責任は、最終機能のユーザーではなく、サービス プロバイダーに属します。エッジノードとは、多数のスマート端末デバイスを指します。これは、ユーザーに非常に近いエッジ側のデバイスであり、ユーザーに直接コンピューティング、ストレージ、帯域幅などのサービスを提供します。エッジ側とは、ゲートウェイノードの外側で、ユーザーに最も近い大規模な端末側を指します。クラウド側とは、クラウドコンピューティング、ハイパフォーマンスコンピューティング、ビッグデータセンターに近い側を指し、機能の中核となるインフラです。

（５）エッジコンピューティングは、中央インテリジェンスをフロントエンドインテリジェンスに拡張することを可能にし、インテリジェントコラボレーションが将来の開発トレンドとなる。

エッジ コンピューティングは、ある程度、インテリジェンスをエッジに移動することです。多くのフロントエンド インテリジェント端末は、すでに複雑な処理タスクを独立して処理でき、デバイスによって収集された貴重な生データをリアルタイムで処理できます。エッジ ネットワーク インテリジェンスの実現は、インテリジェントな管理および制御方法を通じて、ビジネス、パフォーマンス、セキュリティなどの指標を均一に最適化、調整、構成、管理することです。さらに、フロントエンドインテリジェンスはエッジコンピューティングの現れであり、知覚距離、知覚タイプ、処理速度、伝送遅延など、人工知能の重要なパラメータを大幅に最適化および改善します。

エッジ コンピューティング モデルは、従来のクラウド コンピューティング モデル、グリッド コンピューティング モデル、分散コンピューティング モデルなどとは異なり、新しいタイプのコンピューティング モデルです。

1. 資源配分の観点から

エッジコンピューティングとは、グローバルなリソースを動員して活用し、センター側とエッジ側のリソースの総合的な利点を統合して対応する処理を実現し、グローバルな最適化を実現することです。つまり、エッジ コンピューティングは孤立したコンピューティング モデルではなく、リソースの構成とスケジュールを総合的に考慮する必要があります。

2. 協働モデルの観点から

エッジコンピューティングでは、中央側とエッジ側の両方にリソースがあるため、連携が必要です。ローカルで処理できるものはローカルで処理し、解決できないものは中央側や他の協力者のリソースに引き渡して処理する必要があります。したがって、エッジ コンピューティング モデルは、エッジ側とセンター側がそれぞれ関連し、リソースの使用率を最大化するために統一された調整とリソース割り当てを必要とする協調コンピューティング モデルです。

3. 知能の観点から

エッジ コンピューティングには、補完的な利点、共同作業による進歩、ユーザー シナリオの認識、最適化されたリソース割り当てが必要であり、これらすべてに機械知能が必要です。したがって、エッジ コンピューティングには、インテリジェントで自動化されたリソース割り当て方法が含まれます。事前に単純なユーザー構成とパラメータ定義を行うだけでは、ユーザー側のユーティリティのニーズを効果的に満たすことはできません。近くで高帯域幅、高信頼性、高性能なサービスを提供するには、ユーザー側でリソースをリアルタイムに認識して構成する必要があります。

4. 異種処理の観点から

エッジ コンピューティングには多くのデバイスが関与しており、デバイスの異種性がエッジ コンピューティングの大きな特徴となっています。従来のクラウド コンピューティングでは、多くの場合、デバイスを仮想化し、統合管理のために多数の仮想マシンを形成します。エッジ コンピューティング デバイスの異種性は単純な仮想化では解決できず、その複雑さはクラウド コンピューティングよりもはるかに高くなります。たとえば、異なるタイプ、異なるインジケーター、異なるパラメーター、異なる目的、異なるメーカー、異なる機能のデバイスを相互接続し、対応する問題を統一された方法で処理する必要があります。デバイス間の相互運用性はエッジ コンピューティング モデルの不可欠な要素であり、現在このテクノロジが直面している大きな課題です。

5. サービスモデルの観点から

クラウド コンピューティングには、IaaS、PaaS、SaaS という 3 層のサービス モデルがあり、エッジ コンピューティングはこのモデルを変更または補完します。エッジ コンピューティングには、典型的な 3 層モデルはありません。エッジ コンピューティングでは、根本的な違いを均一に保護する必要はなく、アプリケーション要件に応じてそれらを制御します。エッジ コンピューティング モデルには、クラウド コンピューティングの典型的な 3 層サービス モデルはありません。エッジ コンピューティング モデルが考慮する必要がある問題は、クラウド コンピューティングの 3 層モデルを統合するのではなく、それを効果的に接続して調整する方法です。したがって、エッジ コンピューティングには独自の違いと特殊性があり、典型的な 3 層サービス モデルではありません。

6. 建築の観点から

エッジ コンピューティングとは、ネットワークのエッジ付近にインテリジェント端末デバイスを大規模に展開することです。これは、クラウド、ネットワーク、エンドの従来の 3 層モデルと一致していますが、違いもあります。その理由は、クラウド、ネットワーク、端末はあくまでもインフラストラクチャのレイアウトであり、静的な構造であるのに対し、エッジコンピューティングは本質的に動的かつ自動化されたリソース割り当て方法であり、上記の静的な構造とは異なるからです。より正確に言えば、エッジ コンピューティングは、クラウド、ネットワーク、端末、インテリジェンスの 4 つが 1 つになったモデルです。インテリジェンスは、上から下まで、クラウド、ネットワーク、端末を垂直にカバーします。したがって、エッジコンピューティングはインテリジェントなクラウド、ネットワーク、および端末構造であり、インテリジェンスはその重要な特性の 1 つです。

（１）ETSIリファレンスアーキテクチャ

ETSI の GS MEC 003 仕様によれば、モバイル エッジ システムのリファレンス アーキテクチャは、次の図に示すように、ネットワーク層、モバイル エッジ ホスト層、モバイル エッジ システム層の 2 つの層で構成されます。

（２）インテルMECアーキテクチャ

Intel MEC アーキテクチャによれば、下の図に示すように、モバイル エッジ コンピューティングは、ワイヤレス アクセス ポイントと有線ネットワークの間に配置されます。システム構成には、ルーティング サブシステム、機能公開サブシステム、プラットフォーム管理サブシステム、エッジ クラウド インフラストラクチャが含まれます。最初の 3 つのサブシステムは MEC サーバー内に展開され、エッジ クラウド インフラストラクチャはネットワークのエッジに展開された小規模またはマイクロ データ センターで構成されます。エッジ側では、モバイル端末機器とコアネットワークを接続するために、複数のエッジクラウドとモバイル基地局を構築し、無線アクセスネットワークを構築します。ユーザーは、無線基地局やエッジクラウドなどの社内設備を通じてローカライズされたパブリッククラウドサービスを取得できるほか、他社のプライベートクラウドに接続してハイブリッドクラウドサービスを実現できます。 MEC システムは、エッジ クラウド内の仮想マシン (VM) 上でサードパーティ アプリケーションを実行することをサポートする、クラウド プラットフォームに基づく仮想化環境プラットフォームであるオープン プラットフォームです。

(3)ECCリファレンスアーキテクチャ

エッジ コンピューティング コンソーシアム (ECC) は、階層型設計を採用し、4 つの機能ドメインに分割されたエッジ コンピューティング リファレンス アーキテクチャ 1.0 を提案しました。

• アプリケーション ドメインは、エッジ業界アプリケーションを実装し、デバイス、ネットワーク、およびデータ機能ドメインによって提供されるオープン インターフェイスに基づいてエッジ ビジネス オペレーションをサポートします。
• データ ドメインは、データの抽出、集約、相互運用性、セマンティクス化、分析、プレゼンテーションのライフサイクル全体のサービスを含むデータ最適化サービスを提供し、データのセキュリティとプライバシーを確​​保します。
• ネットワーク ドメインは、システムの相互接続、データの集約および伝送のための接続サービスを提供します。
• デバイス ドメインは、センサー、計器、ロボット、工作機械、その他の機器のフィールド ノードに近接するか、フィールド ノードに組み込むことで、フィールド機器のリアルタイムのインテリジェント相互接続とインテリジェント アプリケーションをサポートします。

ECC エッジ コンピューティング リファレンス アーキテクチャ 2.0 は、エッジ コンピューティング ノード層、接続コンピューティング ファブリック層、ビジネス ファブリック層、インテリジェント サービス層の 4 つのレベルに水平に分かれています。マルチビュー プレゼンテーション: 概念ビュー、機能設計ビュー、展開ビュー。

（4）フォグコンピューティングリファレンスアーキテクチャ

OpenFog コンソーシアムは、モノのインターネット、5G、人工知能などのデータ集約型のニーズをサポートするために設計された一般的な技術フレームワークである OpenFog リファレンス アーキテクチャをリリースしました。 OpenFog リファレンス アーキテクチャの鍵となるのは、アーキテクチャの基盤となる 8 つのコア技術原則です。これらはそれぞれ柱と呼ばれ、セキュリティ、スケーラビリティ、オープン性、自律性、RAS (信頼性、可用性、保守性)、俊敏性、階層型アーキテクチャ、プログラマビリティです。

OpenFog リファレンス アーキテクチャには、次の図に示すように、説明のための複数の水平レベル、視点、および垂直視点が含まれています。水平層には、ハードウェア プラットフォーム インフラストラクチャ層、ハードウェア プラットフォーム仮想化層、ノード管理およびソフトウェア バックプレーン層、アプリケーション サポート層、アプリケーション サービス層が含まれます。垂直的な視点には、パフォーマンス、セキュリティ、管理、データ分析と制御、IT ビジネス、クロスフォグ アプリケーションが含まれます。