別の観点からエッジ コンピューティングについてお話ししましょう。電源圧力とコンピューティング パワーの比率は高くありませんが、誇張されすぎているのでしょうか。

近年、エッジコンピューティングの人気が高まっており、インターネット企業、通信事業者、機器メーカーなど多くの分野でエッジコンピューティングの議論が行われています。では、エッジ コンピューティング市場の「ホット」な現象は誇大宣伝なのでしょうか、それとも実際の需要なのでしょうか?海外の「Disruptive Analysis」の創設者兼ディレクターであるディーン・バブリー氏は、これについて自身の見解を述べた。これが彼の見解です。

エッジ コンピューティングは、重要なデータをローカルで処理または保存し、受信したすべてのデータを中央データ センターまたはクラウド リポジトリにプッシュできるマイクロ データ センターのメッシュ ネットワークです。

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これは、エッジ デバイスがデータを収集し、そのデータがすべてデータ センターまたはクラウドに送信されて処理される IoT ユース ケースのコンテキストでよく言及されます。エッジ コンピューティングはデータをローカルで分類し、一部のデータがローカルで処理されるため、中央リポジトリへのバックホール トラフィックを削減します。

通常、これは、IoT デバイスが小型フォーム ファクターのコンピューティング、ストレージ、およびネットワーク接続を含むローカル デバイスにデータを送信することによって行われます。データはエッジで処理され、そのすべてまたは一部が企業のデータセンター、コロケーション施設、または IaaS クラウドの中央処理またはストレージに送信されます。

エッジ コンピューティングは重要ですが、その機能は過大評価されています。ネットワーク 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分野全体のほんの一部にすぎません。非常に小さいため、Web スケールのクラウド プラットフォームを単純に補完 (および統合) するだけになる可能性があります。大手プロバイダーが「分散型の次世代 Amazon AWS」のようなものを発表する可能性は低いでしょう。

1. 消費電力の観点から見たエッジコンピューティング

ネットワークエッジコンピューティングの分野がなぜこれほど小さいのでしょうか?別の視点、つまりパワーから見てみましょう。エッジ コンピューティングは、コンピューティング業界のトップとボトムにいる人たちが使用する指標ですが、ネットワーク所有者などの中間にいる人たちが使用することはほとんどありません。つまり、彼らは数桁もの規模を見落としていることになります。

1. データセンターの高電力負荷

クラウド コンピューティングには、サーバーの数、プロセッサ、標準サイズの機器ラック、床面積など、大量のデータが関係します。しかし、データセンターのユーザーがおそらく最も頻繁に使用する数値は、ワット単位の電力消費量、またはより一般的には kW、MW、GW です。

電力には、コンピューティング CPU と GPU の需要だけでなく、データ センターのストレージとネットワーク要素の需要も含まれます。

大まかに言えば、世界中のビッグデータセンターの総電力消費量は約100GWです。一般的なデータセンターの容量は 30MW 程度ですが、世界最大のデータセンターは 100MW を超える容量を単一で備えており、600MW や 1GW まで拡張する計画もあります。しかし、どのコンピューティング プラットフォームでも同様ですが、すべてがフル稼働しているわけではありません。

この成長の一部は、必要なサーバーと機器ラックの数の増加（これにより必要な床面積も増加）によるものですが、チップの高性能化に伴い個々のサーバーの電力消費も増加しています。ほとんどの機器ラックは 3 ～ 5kW の電力を使用しますが、電力と冷却が提供できる場合は 20kW まで使用できるものもあります。

したがって、「クラウド」に電力を供給するには 100GW が必要となり、この数字は急速に増加し続けています。また、第2、第3都市の小規模な地域データセンターの成長も見られます。企業や政府機関もプライベートデータセンターを所有していることが少なくありません。これらのさまざまな領域に必要な電力は大きく異なりますが、通常は 1 ～ 5 MW のベンチマークが妥当です。

2. 「エッジデバイス」の電力消費

データセンターに加えて、機器自体とその中のコンポーネントも電力を消費します。特にバッテリー駆動のデバイスの場合、電力をワットまたはミリワットに抑えることが重要です。例えば：

• センサーはアイドル時には10mW未満、アクティブにデータを処理している時には100mW未満しか消費しない可能性がある。
• Raspberry Piは0.5Wを消費する可能性がある
• スマートフォンのプロセッサは1～3Wを消費する可能性がある
• IoTゲートウェイ（さまざまなローカルデバイスを制御）は5〜10Wになる可能性がある
• ノートパソコンには50W必要かもしれない
• まともな暗号デバイスは1kWを使用するかもしれない

イノベーションにより電力消費の閾値が変化しています。一部の研究者は、極めて低い消費電力のデバイス上で機械学習アルゴリズムを実行できる ARM の設計など、ミリワット未満のビジョン プロセッサの開発に取り組んでいます。

しかし、おそらく最も興味深い「エッジデバイス」は、自動運転車向けの将来のハイエンドNvidia Pegasusマザーボードです。 500Wのスーパーコンピュータです。多いように聞こえるかもしれませんが、実際にはほとんどの自動車エンジンのパワーの 1% 未満です。最上位モデルの Tesla P100D は、「ルディクラス モード」、つまり 1000 倍のパワーを車輪に供給します。車のエアコンは2kWを使うかもしれません。

もちろん、エッジ デバイス コンピューティング プラットフォームは数多く存在します。数十億台の電話、数十億台の自動車、パソコンがあれば、数十億個のセンサーが存在する可能性はありますが、そのほとんどは連携されません。

3. ネットワーク中間層の消費電力

分散コンピューティングでは、ネットワークのエッジに近い一方の端ではミリワット、もう一方の端、つまりデバイスからクラウドまではギガワットの電力が流れます。ネットワークの真ん中はどうでしょうか?

多くの企業が、携帯電話基地局、ネットワーク集約ポイント、固定ネットワークノードなどの場所で実行するように設計されたサーバーを備えた MEC (マルチアクセス エッジ コンピューティング) およびフォグ コンピューティング製品について語っています。

中には、最大の携帯電話基地局の近くに複数のサーバーラックを設置できる「マイクロデータセンター」もあります。おそらく 50kW のコンテナサイズのユニットが最適ですが、これらは非常に稀で、専用の電源が必要です。

典型的なマクロセルタワーの電力は 1 ～ 2kW であることに注意してください。したがって、このうち 10% をワイヤレスではなくコンピューティング プラットフォームに使用できると考えると (寛大な仮定ですが)、理論的には 100 ～ 200 W に達する可能性があります。言い換えれば、携帯電話基地局のエッジノードのパワーは、単一のオンボードコンピューターの半分以下です。

その他には、小型セル、ホームゲートウェイ、ケーブル街路側キャビネット、またはエンタープライズ「ホワイトボックス」に接続するように設計された小型サーバーユニットがあり、これらの場合は 10 ～ 30 W がより適切です。

2. 2023年を想像する

今から 5 年後には、150GW の大規模データ センターに加え、かなりの数の中規模地域データ センターと民間企業の施設が存在するようになることを想像してみてください。

分散エッジに貢献する電話、PC、タブレット、その他の小型エンドポイントが 100 億台あるとしても、アイドル モードで多くの時間を無駄にするのは明らかです。完全に自律的ではないにしても、大量の計算を必要とするほぼ自律的な車両が 1,000 万台ある可能性もあります。

ここで、大規模および小規模のセル サイト、WiFi AP またはコントローラに組み込まれたセル サイト、またはケーブル/固定ストリート キャビネットに 1,000 万個の「ディープ」ネットワーク コンピューティング ノードがあるとします。定格は 10W から 300W の範囲ですが、300W の定格のものはほとんどありません。計算を簡単にするために、ほとんどの人は 100W を選択します。 （率直に言って、それは寛大な予測ですが、考えてみましょう。）

コンテナサイズの 50kW ユニットを 20,000 台追加したり、中央オフィスをデータ センターとして再利用したりします。

言い換えれば、次のようになるかもしれません:

• 150GWの大規模データセンター
• 50GWの地域および企業データセンター
• 20000 x 50kW = 1GW 大規模/集約ポイント「ネットワークエッジ」ミニDC
• 10m x 100W = 1GWの「ディープ」ネットワークエッジノード
• 10億×50W = 50GWのPC
• 100億 x 1W = 10GWの「小型」デバイスエッジコンピューティングノード
• 10m x 500W = 5GWの車載コンピューティングノード
• 100億 x 100mW = 1GWのセンサーとローエンドデバイス

これは非常に大まかな分析です。多くのデバイスはほとんどの時間アイドル状態であり、バッテリー電力を節約するために機能をオフロードする必要がある場合があります。ラップトップは通常、完全にシャットダウンされます。しかし、ネットワーク エッジ コンピューターは 24 時間 365 日、100% 稼働するわけではありません。

3. エッジコンピューティング 1% のコンピューティングパワー

したがって、大まかに言えば、実際の「ネットワークのエッジ」全体は、楽観的に見ても、総計算能力の 1% 未満です。悲観的な仮定では、わずか 0.1% になるかもしれません。

5G のバックホールアップグレードのインストールや FTTH の展開とともに、ネットワーク インフラストラクチャへの電源供給を大幅にアップグレードしない限り、電源供給は行われなくなります。

ブロックチェーン ベースのエッジ「フォグ」は、分散型のブロックチェーン ベースの電源と管理も使用しているにもかかわらず、この問題を真に解決できる可能性は低いでしょう。

この 0.1% ～ 1% のコンピューティング ワークロードは非常に重要であるため、すべてを軌道に乗せて間接的に制御する必要があります。 「エッジ」は本当に新たなフロンティアとなるのでしょうか?

答えは「いいえ」です。実際、その逆である可能性が高いです。アプライアンスベースのアプリケーションは特定のワークロードをネットワークに選択的にオフロードするか、Web スケールのクラウドが特定の機能を分散します。ネットワーク エッジは、特定の垂直分野またはアプリケーションの制御ポイントです。たとえば、今日の CDN の進化により、一部のセキュリティ機能は意味を持ちます。しかし、IoT 管理や AI はこれらのエッジ ノードに集中化されるのでしょうか?それはありそうにありません。

IV.結論

将来的には、ネットワーク エッジ コンピューティング アーキテクチャ (MEC など) がさらに重要になります。しかし、それにもかかわらず、その機能は宣伝されているほど強力ではありません。

ネットワークのエッジでのみ実行されるアプリケーションはほとんどありません。より広範な多層アプリケーションのサブセットとして、特定のワークロードまたはマイクロサービスに使用され、計算の大部分はデバイス上またはクラウド内で実行されます。したがって、ネットワーク エッジは大規模なソリューション内のコンポーネントにすぎず、最も重要なコンポーネントになることはめったにないため、エッジ コンピューティング プロバイダーと業界/Web スケールのクラウド間の連携が必要です。

確かなことが 1 つあります。モバイル通信事業者は、5G を介して近くのすべての車や、自社のネットワーク内のインダストリー 4.0 ロボットに接続して画像処理を行う、分散型の「準 Amazon」にはならないということです。

MEC ノードは Amazon Greengrass やその他の機能を一括してホストできますが、ネットワーク スライシングや 5G QoS メカニズムの有無にかかわらず、スタンドアロン ベースで通信会社の分散クラウド API に直接書き込みたい開発者はほとんどいません。