포그 컴퓨팅:IT 컴퓨팅 스택이 개방형 아키텍처 제어를 충족합니다.

포그 컴퓨팅은 점점 더 대중화되고 있으며 산업용 IoT 배포를 위한 개념으로 기반을 다지고 있습니다. 포그 컴퓨팅은 OpenFog 컨소시엄에서 "클라우드에서 사물에 이르는 연속체를 따라 어디에서나 컴퓨팅, 스토리지, 제어 및 네트워킹의 리소스와 서비스를 배포하는 시스템 수준 수평 아키텍처"로 정의됩니다. 정의를 자세히 살펴보면 자율성과 상황 인식 지능형 시스템을 지원하기 위해 대기 시간이 짧은 에지 데이터 관리 및 컴퓨팅 리소스를 제공하는 것이 목적입니다.

특히 포그 컴퓨팅은 에지 분석, 로컬 모니터링 및 제어 시스템을 지원하는 확장 가능한 P2P 컴퓨팅 시스템을 위한 개방형 인터넷 아키텍처를 용이하게 합니다. 내가 특히 흥미롭게 생각하는 것은 제어하기 위한 이 후자의 응용 프로그램입니다. 제어 시스템은 수십 년 동안 여러 산업 분야에서 사용되어 왔으며 최근에는 이러한 산업 중 일부가 상호 운용 가능한 개방형 제어 아키텍처를 만들기 위해 이동했습니다. 이 블로그에서는 Fog와 유사한 기존 개방형 아키텍처 프레임워크와 Fog 컴퓨팅 및 이러한 프레임워크 이니셔티브가 교차 수분의 이점을 얻을 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.

개방형 아키텍처 제어

2004년에 해군은 Navy Open Architecture를 개발하기 시작했습니다. 비용을 절감하고 시스템 조달의 속도와 유연성을 높이려는 노력의 일환으로 DoD는 업계가 개방형 아키텍처를 구축하고 사용하도록 압박했습니다. 목적은 하위 시스템 또는 시스템을 함께 "접착"하는 인프라 소프트웨어 및 전자 장치를 명확하게 정의하여 시스템을 더 간단하고 저렴하게 통합하는 것이었습니다. 해군은 소프트웨어 백플레인에서 실시간으로 데이터를 이동하기 위한 게시-구독 표준으로 DDS를 선택했습니다(아래 그림 1).

그림 1. Navy Open Architecture 기능 개요. 중앙에 있는 배포 및 적응 미들웨어는 분산 소프트웨어 응용 프로그램을 통합하기 위한 것입니다.

지금으로 넘어가면 OpenFog 컨소시엄의 참조 아키텍처가 2004년 해군이 개방형 아키텍처 제어를 위해 모은 것의 최신 IT 기반 버전과 매우 흡사하다는 것을 알 수 있습니다. 이 Navy Open Architecture가 여러 선박에 성공적으로 배포되고 실행되고 있다는 점을 감안할 때 아키텍처 패턴으로서의 포그 컴퓨팅이 실제 시스템에 적합하다고 확신할 수 있습니다. 또한 해군 아키텍처의 개발 및 배치에서 배운 교훈을 살펴봄으로써 이점을 얻을 수 있습니다.

OpenFMB

OpenFMB(Open Field Message Bus)는 스마트 전력망 애플리케이션을 위한 최신 에지 인텔리전스, 분산 제어 프레임워크 표준입니다. SGIP(Smart Grid Interoperability Panel)에서 개발 중입니다. 에너지 유틸리티는 청정 에너지 및 하이테크 솔루션을 활용하는 보다 효율적이고 탄력적인 전기 공급 시스템을 만드는 방법을 찾고 있습니다.

화석 연료를 태우거나 원자력을 사용하여 회전하는 터빈과 발전기를 구동하는 대규모 중앙 집중식 발전소 대신에 분산 에너지 자원(DER)은 전기를 전송할 필요가 없는 보다 친환경적이고 지역적(전력망 가장자리에서) 대안으로 부상했습니다. 장거리에 걸쳐. DER은 일반적으로 지역 발전, 전기 저장 및 소비를 제공하는 청정 에너지 솔루션(태양, 풍력, 수력, 지열)입니다. 그러나 DER은 간헐적이며 중앙 집중식과 달리 로컬에서 관리 및 제어해야 하며 현재 전력망에서 사용할 수 있는 전부입니다.

분산 인텔리전스 및 에지 제어가 솔루션입니다. OpenFMB 프레임워크는 스마트 그리드 테스트베드 및 현장 시스템에 배포 및 검증되고 있습니다. OpenFMB 아키텍처(아래 그림 2)를 보면 소프트웨어 통합 버스의 개념이 명확하게 설명되어 있음을 알 수 있습니다.

그림 2. OpenFMB 아키텍처는 중앙의 실시간 게시-구독 버스를 통해 하위 시스템과 애플리케이션을 통합합니다.

Navy Open Architecture와 마찬가지로 OpenFMB 분산 인텔리전스 아키텍처는 포그 컴퓨팅 환경과 매우 유사합니다. OpenFMB는 아직 개발 중이므로 OpenFog Consortium과 OpenFMB 프로젝트 팀이 협력하여 혜택을 받을 것이라고 장담합니다.

OpenICE

특히 중환자실과 응급실에서 환자 모니터링은 어려운 과정입니다. 환자에게 12개 이상의 장치가 연결되어 있을 수 있으며 그 중 어느 것도 상호 운용되지 않습니다. 환자의 복지와 안전에 대한 지능적인 결정을 내리는 데 필요한 데이터를 통합하려면 누군가가 각 장치의 프론트 엔드를 읽고 머리로 또는 다른 사람과 구두로 "센서 융합"을 수행해야 합니다.

오픈 소스 통합 임상 환경인 OpenICE는 의료 기기 상호 운용성과 지능형 의료 애플리케이션 개발을 지원하는 개방형 아키텍처 프레임워크를 제공하기 위해 의료 IT 커뮤니티에서 만들었습니다. OpenICE(아래 그림 3)는 소프트웨어 애플리케이션과 의료 기기를 통합하기 위한 중앙 데이터 버스를 제공합니다.

그림 3. DDS 기반 데이터 버스가 있는 OpenICE 분산 컴퓨팅 아키텍처는 의료 기기 및 소프트웨어 애플리케이션 통합을 용이하게 합니다.

다시 말하지만 OpenICE 아키텍처는 분산, 로컬 모니터링, 통합 및 제어를 지원하며 포그 아키텍처와 매우 흡사합니다.

그리고 이제 개방형 프로세스 자동화

최근에는 Exxon-Mobil 및 기타 프로세스 자동화 고객이 Open Process Automation Forum을 통해 모여 개방형 아키텍처 프로세스 자동화 프레임워크를 정의하기 시작했습니다. Exxon-Mobil이 운영하는 다양한 정제소를 살펴보면 여러 공급업체의 분산 제어 시스템을 찾을 수 있습니다. 프로세스 자동화 시스템 또는 분산 제어 시스템의 각 주요 제공업체는 자체 프로토콜, 관리 인터페이스 및 애플리케이션 개발 에코시스템을 가지고 있습니다.

이 벽으로 둘러싸인 정원 환경에서 최신의 최고의 하위 시스템, 센서 또는 장치를 통합하는 것은 훨씬 더 어렵습니다. 통합 비용은 더 높고 장치 제조업체는 여러 프로토콜을 지원해야 하며 소프트웨어 응용 프로그램 개발은 각 생태계를 대상으로 해야 합니다. Open Process Automation Forum의 기회는 혁신을 촉진하고 통합을 간소화할 단일 IIoT 기반 아키텍처를 개발하는 것입니다.

아래 Exxon-Mobil 다이어그램을 보면 실시간 서비스 버스라고 하는 통합 버스를 중심으로 한 아키텍처가 있습니다. 목적은 개방형 아키텍처 소프트웨어 응용 프로그램 및 장치 통합 버스를 제공하는 것입니다.

그림 4. 실시간 서비스 버스를 중심으로 한 개방형 프로세스 자동화 아키텍처에 대한 Exxon-Mobil의 비전

다시 말하지만, 우리는 IIoT에서 포그 컴퓨팅으로 개발되고 있는 것과 매우 유사한 아키텍처를 봅니다.

기회

이러한 각 개방형 아키텍처 이니셔티브는 특정 모니터링, 분석 및 제어 문제에 최신 IIoT 기술, 기술 및 표준을 적용하려고 합니다. 개방형 에코시스템으로 혁신을 촉진하고 개방형 아키텍처와의 통합을 간소화하는 이점이 있습니다.

각각의 경우 아키텍처의 중심 요소는 분산 제어, 모니터링 및 분석을 용이하게 하는 소프트웨어 백플레인 역할을 하는 소프트웨어 통합 버스(대부분의 경우 DDS 데이터 버스)입니다. 각 그룹은 또한 종단 간 보안, 시스템 관리 및 프로비저닝, 분산 데이터 관리 및 기능적 포그 컴퓨팅 아키텍처의 기타 측면과 같은 포그 컴퓨팅의 다른 측면을 해결(또는 해결해야 함)하고 있습니다. 제어할 수 없는 산업용 IoT의 다른 기능을 활용할 수 있는 기회가 있습니다.

우리는 각 노력에서 배우고 모범 사례를 교차 수정하며 여러 산업 및 응용 프로그램 도메인을 포괄하는 공통 아키텍처를 개발할 기회가 있습니다. 이러한 아키텍처는 모두 나와 매우 유사한 포그 컴퓨팅 요구 사항을 가지고 있는 것 같습니다.