「エッジコンピューティングトポロジの基盤は、リモートおよびモバイルエッジコンピューティング、IoTエッジ、クラウドエッジなどのデータのソースでワークロードのバランスをとる特定のモデルに焦点を当てています。堅牢性と長期的な信頼性を実現する組み込みテクノロジーを備えたエッジハードウェアを導入することが極めて重要です。」
堅牢なエッジコンピュータとは
堅牢なエッジコンピュータは、過酷な使用条件に耐えるように特別に開発されており、製品全体の設計に堅牢化された機能を組み込むことで、高い耐久性を実現できます。外部エンクロージャから内部コンポーネントに至るまで、堅牢なエッジコンピュータのすべての部品は、強い振動、極端な温度、湿気の多いまたはほこりの多い状況に対処するために、機械工学と熱工学の組み合わせを通じて専用に構築されています。
堅牢なエッジコンピュータで主要な基本機能を備えたハードウェアソリューションを探索
1. ワイヤレス接続
Wi-Fi、4G LTE、Bluetooth、そしてGPS/GNSS位置追跡を含む5Gネットワークへのアクセスにより、新しいIoTテクノロジーのための重要なデータポイントを収集するためのデバイスの柔軟性と可能性が広がります。さらに、エッジコンピュータはローカルデータを処理しながら、より計算集約的なタスクをクラウドサーバーに転送およびオフロードできるため、全体的な効率が向上します。
| ワイヤレス技術 | サポートされている標準 |
|---|---|
| Wi-Fi 5 | IEEE802.11ac/a/b/g/n |
| Wi-Fi 6 | IEEE802.11ax |
| 4G LTE | CAT 1-8 |
| 5G | Cat-M1; NB-IoT |
| Bluetooth | 4.x、5.x |
2. モビリティとリモート展開
堅牢なエッジコンピュータの重要な機能は、クラウドのリソースから分散された、さまざまなモバイルおよびリモートロケーションに展開できる能力です。これらの種類のアプリケーションは、多くの場合、スペースの制約があり、狭いスペースに収まるコンパクトなフォームファクタを必要とします。したがって、モビリティとリモート展開の重要な基盤は、現場での技術サポートがないため、24時間365日の信頼性を確保するミッションクリティカルな機能に大きく依存しています。モビリティとリモートロケーションでアクティブに稼働するマシンのアイデアは、ハブからリモートでの自己リセットとシステム監視を可能にする「ウォッチドッグ」機能を活用しています。オペレーティングソフトウェアレイヤー (Win 10 IoT) でさえ、中断や有害なダウンタイムを引き起こす可能性のあるアップデートを基本的に回避する、長期サービスチャネルオプションを備えたエッジおよびIoT機能をサポートするように設計されています。
エッジコンピューティングの一例は、車載環境向けであり、現在の統合では機能が不十分または分散しているコンピューティングパワーの範囲を拡大します。CANバスプロトコルへのアクセスにより、予測メンテナンスが可能になります。これは、鉄道、フリート管理者、重機オペレーター、および緊急車両にとって最も求められているアプリケーションの1つです。車両のエンジン状態に関するより深くリアルタイムな洞察により、企業は正確なデータに基づいて修理をスケジュールすることで、コストとダウンタイムを大幅に削減できます。堅牢なエッジコンピュータに最適なもう1つの車載機能は、電源イグニッション管理です。PCモードではなくカーモードに切り替えると、コンピュータは車のイグニッションと直接通信し、オン/オフ遅延を制御して、イグニッションプロセス中にアプリケーションが中断されないようにします。電源イグニッション管理の詳細については、こちらをご覧ください。
3. パフォーマンスアクセラレータ
IoTセンサーやアクチュエーターからのデータ情報を単に次の実際のコンピューティング段階に渡すだけの単純なエッジデバイスの時代は終わりました。プロセッサ性能の向上、GPUまたはVPUベースの推論分析、大容量データドライブにより、堅牢なエッジコンピュータは、データをネットワーク経由でクラウドに移動することなくローカル分析を管理できるようになり、帯域幅を節約し、レイテンシー効果を排除できるようになりました。さらに、高速NVMeソリッドステートドライブ（SSD）は、待機中のCPU、GPU、および/またはVPUに大量のデータを迅速に供給し、プロセッサとストレージテクノロジー間のボトルネックを排除します。これにより、リアルタイムコンピューティングとより優れたアプリケーション性能の領域が開かれます。自律型ロボットは、カメラ情報をローカルで処理し、何かが邪魔をしているときに操作を停止するなど、目の前のタスクに即座に対応できます。処理のためにネットワーク経由でカメラ情報を送信すると、反応が遅くなるだけでなく、帯域幅コストの増加や不安定な接続という問題も発生します。
4. 多様なI/OポートとPCIe/PCI拡張スロット
エッジコンピュータが非常にうまく機能する理由は、レガシーのアナログおよびデジタルIoT信号の両方でデータ収集のために、さまざまなレガシーおよび最新のデバイスに接続できる機能があるためです。GPIOとデジタルI/Oを含めることで、エッジコンピュータはあらゆる種類のセンサーから信号をキャプチャし、実用的な結果を得ることができます。複数のユニバーサルシリアルバス（USB 2.0および3.0）をサポートする機能も、これらのセンサーとデバイスが最大10 Gbpsの高速および超高速転送速度を利用しているため、今日のデジタルデータ変換フレームワークにおいて重要です。
LAN/PoEポートの可用性も、デジタル監視におけるコンピュータビジョン技術のためのより優れた深度知覚と画像処理のために急速に進歩しているスマートカメラを可能にします。さらに、堅牢なエッジコンピュータには、衝撃や振動が存在し、操作を危険にさらす可能性のある環境の場合にシステムを保護する、ほとんどのI/Oポートにロック可能なM12コネクタも備わっています。組み込みおよびエッジコンピューティングで最も人気のあるI/Oポートの詳細については、こちらをご覧ください。
- もう1つの重要な機能は、レガシーPCIや現在のPCIe Gen 2、3、そして最近では4のような一般的なコンピューティング標準を通じて、アプリケーション固有のパフォーマンスアドインカードの柔軟性を持つことです。この柔軟性は、高速データ伝送速度だけでなく、PCIeバスプロトコルを介して通信するGPU、VPU、キャプチャカードなどのアプリケーション固有のパフォーマンスカードのオプションも提供します。
5. 堅牢性とセキュリティ
機密性の高いコンピュータコンポーネントに有害な外部環境要素や要因に対する適切な保護がなければ、エッジコンピューティングは過酷な運用環境でリアルタイム分析のメリットを提供することはできません。エッジコンピューティングの基盤として、ファンレス設計、広い動作温度範囲、多様な電圧入力範囲、高衝撃および振動信頼性などの機能が含まれるべきです。
さらに、エッジコンピューティングの中核として、導入モデルがセキュリティの強化、パフォーマンスの加速、スケーラビリティの向上を保証することが不可欠です。セキュリティレイヤーはハードウェアとソフトウェアの両方で同様に重要であり、それぞれが連携してモバイルおよびリモートロケーションでの重要な操作の認証を提供します。たとえば、Trusted Computing Groupは、最新のセキュリティおよびプライバシー保護機能に準拠した国際標準であるTrusted Platform Module（TPM 2.0）ハードウェア仕様を公開しています。
Trusted Computing Groupのプレスリリースによると、「[TPM 2.0]の実装は、暗号鍵を保護し、秘密鍵のエクスポートを防ぎ、認証に使用されるPIN値を保護し、マルウェアや攻撃から保護するために、ブートプロセス中にロードされたソフトウェアを記録し、匿名で報告します。したがって、これは包括的なセキュリティ戦略の不可欠な要素となるでしょう。」「この仕様は、TPMがPC、サーバー、ネットワーク機器から組み込みシステム、モノのインターネットまで、さまざまなシステムやデバイスで使用できるようにする一連のコマンドとして開発されました。」
Industry 4.0およびIoT市場は、より良いデータ管理を統合しようとしており、イノベーションと成長の次の波を解き放つために堅牢なエッジコンピュータを必要とするでしょう。堅牢な環境安全に加えて、潜在的なリスクや攻撃に対するより良いセキュリティ対策の必要性があります。エッジコンピュータは、IoTデバイスと外部接続の間の新しい防御壁のための近くのセキュリティエージェントとして構成されます。エッジコンピューティングへの周到なアプローチは、常にパフォーマンスを加速し、迅速に拡張し、ハードウェアとソフトウェアレイヤーでエッジ展開のセキュリティを強化します。