Fog Computing :les piles de calcul informatique rencontrent le contrôle de l'architecture ouverte

Le Fog computing est de plus en plus populaire et innove en tant que concept de déploiement de l'IoT industriel. Le Fog Computing est défini par le Consortium OpenFog comme "une architecture horizontale au niveau du système qui distribue les ressources et les services de calcul, de stockage, de contrôle et de mise en réseau n'importe où le long du continuum du Cloud aux objets". En approfondissant la définition, l'objectif est de fournir une gestion des données et des ressources de calcul à faible latence et de proximité pour prendre en charge l'autonomie et les systèmes intelligents sensibles au contexte.

En particulier, le Fog Computing facilite une architecture Internet ouverte pour les systèmes de calcul peer-to-peer évolutifs qui prennent en charge l'analyse de périphérie, les systèmes de surveillance et de contrôle locaux. C'est cette dernière application à contrôler qui me paraît particulièrement intéressante. Des systèmes de contrôle sont en place depuis des décennies dans de nombreux secteurs, et récemment certains de ces secteurs se sont déplacés pour créer des architectures de contrôle ouvertes et interopérables. Dans ce blog, nous examinerons certains frameworks d'architecture ouverte existants qui ressemblent à Fog et comment le Fog computing et ces initiatives de framework pourraient bénéficier de la pollinisation croisée.

Contrôle de l'architecture ouverte

En 2004, la Marine a commencé à développer son architecture ouverte de la Marine. Dans un effort pour réduire les coûts et augmenter la vitesse et la flexibilité dans l'approvisionnement du système, le DoD a poussé l'industrie à établir et à utiliser des architectures ouvertes. L'objectif était de rendre plus simple et moins coûteux l'intégration des systèmes en définissant clairement les logiciels d'infrastructure et l'électronique qui « collent » les sous-systèmes ou les systèmes ensemble. La Marine a choisi DDS comme norme de publication-abonnement pour déplacer des données en temps réel sur son fond de panier logiciel (Figure 1 ci-dessous).

Figure 1. Présentation fonctionnelle de l'architecture ouverte de la Marine. Le middleware de distribution et d'adaptation, au centre, sert à intégrer des applications logicielles distribuées.

Avance rapide jusqu'à présent et nous constatons que l'architecture de référence du Consortium OpenFog ressemble beaucoup à une version informatique moderne de ce que la Marine a mis en place en 2004 pour le contrôle de l'architecture ouverte. Étant donné que cette architecture ouverte de la marine est déployée et fonctionne avec succès sur plusieurs navires, nous pouvons être sûrs que le calcul du brouillard en tant que modèle architectural a du sens pour les systèmes du monde réel. En outre, nous pouvons probablement tirer parti des enseignements tirés du développement et du déploiement de l'architecture de la Marine.

OpenFMB

L'Open Field Message Bus (OpenFMB) est une norme de cadre de contrôle distribué plus récente à intelligence périphérique pour les applications de réseau électrique intelligent. Il est développé par le SGIP (Smart Grid Interoperability Panel). Les services publics d'énergie cherchent des moyens de créer des systèmes de distribution d'électricité plus efficaces et plus résilients qui tirent parti des solutions d'énergie propre et de haute technologie.

Au lieu de grandes centrales électriques centralisées brûlant des combustibles fossiles ou utilisant l'énergie nucléaire pour entraîner des turbines et des générateurs en rotation, les ressources énergétiques distribuées (RED) sont apparues comme des alternatives plus vertes et locales (au bord du réseau électrique) qui n'ont pas à transmettre l'électricité. sur de longues distances. Les DER sont généralement des solutions d'énergie propre (solaire, éolienne, hydroélectrique, géothermique) qui assurent la production, le stockage et la consommation locaux d'électricité. Mais les DER sont intermittents et doivent être gérés et contrôlés localement, par opposition à centralement, qui est tout ce qui est disponible dans le réseau électrique actuel.

L'intelligence distribuée et le contrôle périphérique sont la solution. Le cadre OpenFMB est déployé et éprouvé dans des bancs d'essai de réseaux intelligents et des systèmes de terrain. En regardant l'architecture OpenFMB (Figure 2 ci-dessous), vous pouvez voir le concept d'un bus d'intégration logicielle clairement illustré.

Figure 2. L'architecture OpenFMB intègre des sous-systèmes et des applications via un bus central de publication-abonnement en temps réel.

Comme l'architecture ouverte de la Marine, l'architecture d'intelligence distribuée OpenFMB ressemble beaucoup à un environnement informatique de brouillard. Étant donné qu'OpenFMB est encore en cours de développement, je parierais que l'équipe du projet OpenFog Consortium et OpenFMB gagnerait à collaborer.

OpenICE

La surveillance des patients, en particulier dans les unités de soins intensifs et les salles d'urgence, est un processus difficile. Il peut y avoir plus d'une douzaine d'appareils connectés à un patient - et aucun d'entre eux n'interopère. Pour intégrer les données nécessaires à la prise de décisions intelligentes concernant le bien-être et la sécurité du patient, quelqu'un doit lire le frontal de chaque appareil et effectuer une « fusion de capteurs » dans sa tête ou verbalement avec une autre personne.

OpenICE, l'environnement clinique intégré Open Source, a été créé par la communauté informatique de la santé pour fournir un cadre d'architecture ouverte qui prend en charge l'interopérabilité des dispositifs médicaux et le développement d'applications médicales intelligentes. OpenICE (Figure 3 ci-dessous) fournit un bus de données central pour intégrer les applications logicielles et les dispositifs médicaux.

Figure 3. L'architecture de calcul distribuée OpenICE, avec bus de données basé sur DDS, facilite l'intégration des dispositifs médicaux et des applications logicielles.

Encore une fois, l'architecture OpenICE prend en charge la surveillance, l'intégration et le contrôle locaux distribués et ressemble beaucoup à une architecture de brouillard.

Et maintenant Open Process Automation

Plus récemment, Exxon-Mobil et d'autres clients de l'automatisation des processus se sont réunis via l'Open Process Automation Forum pour commencer à définir un cadre d'automatisation des processus à architecture ouverte. Si vous regardez les différentes raffineries gérées par Exxon-Mobil, vous trouverez des systèmes de contrôle distribués de plusieurs fournisseurs. Chaque grand fournisseur de systèmes d'automatisation de processus ou de systèmes de contrôle distribués possède ses propres protocoles, interfaces de gestion et écosystèmes de développement d'applications.

Dans cet environnement de jardin clos, l'intégration d'un sous-système, d'un capteur ou d'un appareil le plus récent et le plus performant est beaucoup plus difficile. Les coûts d'intégration sont plus élevés, les fabricants d'appareils doivent prendre en charge plusieurs protocoles et le développement d'applications logicielles doit être ciblé sur chaque écosystème. L'opportunité pour l'Open Process Automation Forum est de développer une architecture unique basée sur l'IIoT qui favorisera l'innovation et rationalisera l'intégration.

En regardant le diagramme Exxon-Mobil ci-dessous, nous trouvons, à nouveau, une architecture centrée autour d'un bus d'intégration, qu'ils appellent un bus de service en temps réel. L'objectif est de fournir une application logicielle à architecture ouverte et un bus d'intégration d'appareils.

Figure 4. Vision d'Exxon-Mobil d'une architecture d'automatisation de processus ouverte centrée autour d'un bus de service en temps réel.

Encore une fois, nous voyons une architecture très similaire à ce qui est développé dans l'IIoT comme le fog computing.

L'opportunité

Chacune de ces initiatives d'architecture ouverte cherche à appliquer des techniques, des technologies et des normes IIoT modernes à leurs défis particuliers de surveillance, d'analyse et de contrôle. Les avantages sont de favoriser l'innovation avec un écosystème ouvert et de rationaliser l'intégration avec une architecture ouverte.

Dans chaque cas, un élément central de l'architecture est un bus d'intégration logicielle (dans de nombreux cas un bus de données DDS) qui agit comme le fond de panier logiciel facilitant le contrôle, la surveillance et l'analyse distribués. Chaque groupe

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