IoTのためのエッジおよびクラウドコンピューティング：入門

IoTにおけるエッジコンピューティングとクラウドコンピューティングは、現在、幅広い用途で活用されています。本ブログでは、IoTにおけるこれら両技術の重要な役割に焦点を当てて解説します。

今日のIoT環境において、エッジコンピューティングは多岐にわたる役割を担っています。この分散型かつローカルなコンピューティング・パラダイムは、IoTデバイスをレイテンシ（遅延）や接続性の問題から解放します。こうした問題は、本来であれば一部のIoTアプリケーションの実現を阻む要因となり得るものです。

この極めて重要な技術は、機密データや、リアルタイム性・低遅延性が求められる意思決定を伴うIoTアプリケーションの中核を成しています。また、クラウドへの接続が不安定あるいは不可能な環境下で行われるアプリケーションや、産業用IoT（IIoT）の導入事例に見られるような、特にデータ集約型のアプリケーションにおいても有用です。

エッジコンピューティング・デバイスはデータをその場で（ローカルで）分析するため、レイテンシが発生しません。これは、精密かつ厳密なタイミングが求められるタスクにおいて、IoTデバイスが機能するか否かを左右する重要な要素となり得ます。エッジコンピューティングは、費用対効果が高く、効率的かつ安全で、プライバシーにも配慮したIoTの利用形態です。さらに、ミッションクリティカルなタスクに対して冗長性とレジリエンス（回復力）をもたらします。

以下に、IoT技術におけるエッジコンピューティングとクラウドコンピューティングの主な役割を挙げます。

IoT（モノのインターネット）におけるエッジコンピューティングの役割

レイテンシ

多くのIoTアプリケーションは高度な監視システムを備えています。これらのシステムはデータを収集・分析し、その結果に基づいて何らかの処理を行います。こうした処理は、デバイスとの特定のやり取りがトリガーとなった場合にのみ実行されることもあります。リアルタイムで分析結果や知見が必要とされる場面では、エッジコンピューティングがIoTの運用に役立ちます。エッジコンピューティングでは、データの収集や分析がIoTデバイスの近くで行われます。大規模な中央集中型データセンターではなく、同一の国や地域内といった近接した場所で処理が完結するため、データセンターとの往復時間が短縮され、ネットワークのレイテンシを最小限に抑えることができます。また、エッジコンピューティングは、リアルタイムでのアクションが求められるIoTアプリケーションの性能向上にも寄与します。

帯域幅

多くのIoTデバイスは、データ管理プラットフォームへ小さなデータパケットを送信し、プラットフォーム側で分析を行って知見を抽出します。現在、データは集中型クラウド上のプラットフォームへとストリーミング送信されています。接続デバイス数の増加に伴い、将来的には通信事業者のネットワークに大きな負荷がかかる可能性があります。個々のデータパケットはわずか数バイトであっても、狭い範囲にある多数のデバイスからリアルタイムで送信されれば、その累積的な影響は甚大なものとなり得ます。エッジコンピューティングは、IoTデータの処理やフィルタリングをデバイスの近くで行うことを可能にします。これにより、帯域幅の消費を抑えることができます。具体的には、長期保存や分析に必要なデータのみを中央の管理プラットフォームへ送信するように制御することで、これを実現します。

セキュリティ

接続されるデバイスの数が増加する中、セキュリティをどのように管理するかは、IoTエコシステムに関わる多くの人々にとって重要な課題となっています。マルウェアを利用してIoTデバイスからDDoS攻撃が仕掛けられる恐れもあります。エッジコンピューティングは、プライベートクラウドと比較してセキュリティ面で必ずしも優れているわけではありませんが、ローカル環境で処理が行われるという利点があります。データが生成された場所とは異なるデータ保護法が適用される地域にデータを保存することに懸念を抱く企業にとって、エッジコンピューティングはセキュリティ上のメリットをもたらす可能性があります。また、企業はデータをローカルの境界外へ流出させずに運用することも可能です。さらに、特にエッジサーバーをオンプレミスで設置している場合、情報を格納するサーバーへのあらゆるアクセスを自社で制御することができます。

IoT（モノのインターネット）におけるクラウドコンピューティングの役割

IoTとクラウドコンピューティングの根底にある概念は、日常的な業務の効率化を図ることにあります。その際、データの保存や転送の品質を損なうことなく、この目的を達成することを目指しています。両者は相互補完的な関係にあり、IoTがデータの発生源となる一方で、クラウドはデータの最終的な保存場所としての役割を担っています。

今後、私たちは多くの変化を目の当たりにすることになるでしょう。それらの変化の中には緩やかに進むものもあれば、急速に進行するものもあります。Amazon AWS、Google、Microsoftといった企業が、クラウドIoTサービスの分野で圧倒的なリーダーとしての地位を確立しつつあり、この分野における取り組みをさらに意義深いものにしています。

クラウドの普及に伴い、多くのクラウドサービスプロバイダーが企業向けに従量課金制のモデルを提供しています。企業は、実際に使用したコンピューティングリソースに対してのみ料金を支払えばよいことになります。

所有コストの削減

インフレは、あらゆる企業がいずれ直面せざるを得ない、絶え間ない脅威です。企業はクラウドを活用することで、豊富なリソースを利用できます。インフラ構築に多額の費用を投じる必要はありません。また、オンプレミスのシステムやハードウェア、ソフトウェアを自社で保有・管理する必要がないため、IT部門は日々の運用・保守業務に専念できます。これらはクラウドの明白な利点です。

事業継続を確保する仕組み

クラウドコンピューティングは、予期せぬ災害に直面しても事業の継続を可能にします。機密データは別のサーバーに保管されているため、即座に危険にさらされることはありません。こうした特性により、クラウドはインターネットを活用するビジネスにおいて不可欠な存在となっています。

クラウドは遠隔地の処理能力リソースとなる

オンプレミス型のインフラは、現実的な選択肢ではなくなりつつあります。IoTデバイスの普及に伴い、膨大な量のビッグデータが絶えず生成されています。これには、大容量のストレージシステムと高速な処理能力が不可欠です。クラウドは、こうしたニーズに応える大容量のストレージスペースを提供します。また、5Gと組み合わせることで、高速な演算処理をクラウドへオフロード（外部委託）することも可能になります。

クラウドはIoTデータのセキュリティとプライバシーを強化する

IoTは膨大なデータを生成します。データの取り扱いにおいては、セキュリティやプライバシーの確保が重要な課題となります。さらに、IoTはモビリティ（移動性）を活用する技術でもあります。クラウドを導入することで、予防的、是正的、そして検知的なセキュリティ対策の強化が期待できます。クラウドは、効果的な認証や暗号化プロトコルによって、ユーザーに強固なセキュリティ対策を提供します。

オンプレミスでのホスティングは不要

IoTデバイスには、接続してすぐに利用できる「プラグ・アンド・プレイ」型のホスティングサービスが不可欠です。こうしたサービスを実現するには、通常、大規模な機器やハードウェアが必要となりますが、それらを導入・運用するには多大なコストがかかります。しかし、IoTとクラウドコンピューティングを組み合わせれば、大規模な機器に依存する必要はありません。クラウドコンピューティングは、すぐに利用可能なモデルを提供します。このモデルは、IoTホスティングプロバイダーにとっての参入障壁を取り除くものとなります。

デバイス間通信の向上

IoT向けの強力なAPIを備えたクラウドは、通信を円滑にする役割を果たします。これらのAPIはスマートデバイスの接続を容易にし、その結果、デバイス間の通信がより簡単になりました。

所有コストの削減

クラウドコンピューティングを利用すれば、企業は自社でインフラを構築する必要がなくなり、十分なリソースを確保できます。これにより、インフラ構築にかかる多額の費用を節約できます。さらに、クラウドにはオンプレミスのシステム、ハードウェア、ソフトウェアといった概念がないため、IT部門は日常業務により集中できるようになります。

事業継続を確保する仕組み

予期せぬ災害が発生した場合でも、クラウドコンピューティングは事業の継続を保証します。また、データを別のサーバーに保存することで、データ消失のリスクを低減できます。これは、IoTベースのインフラにおいて極めて重要です。

参入障壁の低さ

IoTのイノベーションには、使いやすいホスティングソリューションが必要です。その点において、IoTにおけるクラウドコンピューティングは有力な選択肢となります。IoT関連企業はクラウドコンピューティングを活用することで、オンプレミスのハードウェアやソフトウェアに投資することなく、遠隔地にあるデータセンターの能力を利用できます。コストの面でも、IoTにおけるクラウドコンピューティングは優れた選択肢です。クラウドコンピューティングは従量課金制であるため、初期費用を大幅に抑えることができます。
その結果、企業は大規模なIoTプロジェクトを容易に導入できるようになります。多くのIoT関連企業にとって、これは参入障壁を下げることにつながります。

デバイス間の通信

IoT（モノのインターネット）において、クラウドコンピューティングはIoTデバイス間のシームレスな通信を可能にします。これにより、コネクテッドデバイスやスマートデバイスと連携する、多種多様で堅牢なAPIの利用が可能になります。クラウドコンピューティングは、コネクテッド技術の発展への道を切り開くものです。

結論

IoTとクラウドコンピューティングの融合は、インターネットに続く次なる大きな技術的潮流を予感させるものです。両者の統合により新たなアプリケーションが次々と登場しており、それらはビジネスや研究の新たな機会を創出しています。その結果、IoTとクラウドの組み合わせは、マルチネットワーキングやオープンサービスプラットフォームの分野において、パラダイムシフトをもたらすと期待されます。

現在、IoTはエッジコンピューティングがなくとも幅広い用途で活用されています。しかし、接続されるデバイスの数が増加し、レイテンシ（遅延）、帯域幅、セキュリティに対してより厳しい要件が求められるユースケースが検討されるようになるにつれ、エッジコンピューティングが重要な役割を果たすようになるでしょう。

本ブログでは、IoTにおけるエッジコンピューティングとクラウドコンピューティングの利点について解説しました。あとは、どちらが自社のビジネスに適しているかを判断する段階です。間違いなく、IoTにおけるエッジコンピューティングとクラウドコンピューティングこそが​​、IoT技術の未来を担う存在なのです。