El fog computing es una infraestructura informática descentralizada en la que los datos, la computación, el almacenamiento y las aplicaciones se encuentran en algún lugar entre la fuente de datos y la nube. Se utiliza en labores de almacenamiento y comunicación en Internet. En el presente reportaje contamos los detalles de sus características, ventajas, inconvenientes y usos y aplicaciones.
Índice de temas
Definición de Fog Computing y en qué consiste
Hagamos un símil. Pensemos en una mañana de niebla, en la que la niebla representa los datos procedentes de la fuente (como un sensor), y la infraestructura informática de fog computing es la niebla que se cierne justo sobre el suelo. Esta infraestructura absorbe y procesa la niebla en lugar de dejarla viajar hasta el cielo despejado (la nube). Esta tecnología procesa los datos de forma más rápida y eficiente que si se enviaran todos a la nube. Esto es útil para aplicaciones como las ciudades inteligentes, donde los sensores repartidos por toda la ciudad recogen datos y necesitan procesarlos rápidamente, por ejemplo, para gestionar el tráfico. Combina las ventajas del edge computing con la escalabilidad del cloud computing para ofrecer la mejor solución para procesar datos en el lugar y el momento adecuados.
Importancia del Fog Computing. Su relación con los Data Centers
Hay varias razones por las que se utiliza la informática de niebla, y por ello es tan importante su uso en los data centers. En primer lugar, es útil para mejorar la latencia y el rendimiento. Dado que los nodos de niebla suelen desplegarse en el borde de la red, más cerca de los propios dispositivos IoT, pueden reducir sustancialmente el tiempo de procesamiento y mejorar el rendimiento de las aplicaciones que exigen baja latencia.
Por otra parte, es muy útil para mejorar la toma de decisiones. Y es que puede ayudar a mejorar la toma de decisiones en tiempo real, ya que la informática de niebla permite recopilar y analizar datos en tiempo real de los dispositivos IoT. Adicionalmente, es muy útil para reducir costes. Y es que la computación en niebla también puede ayudar a reducir los costes asociados al almacenamiento y análisis de datos. Esto se debe a que, al acercar la computación y el almacenamiento de datos al extremo de la red, la informática de niebla reduce la cantidad de datos que deben transmitirse a una ubicación central para su procesamiento.
Diferencias entre el Fog Computing y el Edge Computing
El Edge computing es una arquitectura informática que pretende acercar la informática a la fuente de datos. Se basa en la idea de procesar los datos en el borde de la red, en lugar de en la nube o en un centro de datos centralizado. La idea que subyace a la computación de borde es reducir la cantidad de datos que deben enviarse a la nube o a un servidor central para su procesamiento, reduciendo así la latencia de la red y mejorando el rendimiento general del sistema.
El fog computing es un modelo de computación distribuida diseñado para complementar la computación de borde. Amplía las capacidades edge proporcionando una capa de infraestructura informática entre los dispositivos de borde y la nube. Esta infraestructura se denomina capa de niebla y proporciona recursos y servicios informáticos adicionales a los dispositivos de borde.
Diferencias con el cloud computing
La descentralización y la flexibilidad son la principal diferencia entre la informática de niebla y la computación en nube o el cloud computing. Esta estructura flexible permite a los usuarios colocar los recursos, incluidas las aplicaciones y los datos que producen, en ubicaciones lógicas para mejorar el rendimiento. Estas son algunas de las principales diferencias entre cloud computing y fog computing:
Ubicación. La diferencia más significativa entre la computación en nube y la computación en niebla es su ubicación. La computación en nube es un modelo centralizado en el que los datos se almacenan, procesan y acceden desde un centro de datos remoto, mientras que la computación en niebla es un modelo descentralizado en el que los datos se procesan más cerca de los dispositivos periféricos.
Latencia. La computación en nube sufre una latencia mayor que la computación en niebla porque los datos tienen que viajar de ida y vuelta desde el centro de datos, lo que puede llevar más tiempo. En cambio, la informática de niebla puede procesar los datos en tiempo real, lo que la hace ideal para aplicaciones sensibles a la latencia.
Escalabilidad. La computación en nube es un modelo altamente escalable que puede gestionar una gran cantidad de requisitos de procesamiento y almacenamiento de datos, mientras que la computación en niebla es menos escalable pero puede proporcionar recursos y servicios informáticos adicionales a los dispositivos periféricos.
Seguridad. La computación en nube cuenta con medidas de seguridad avanzadas para proteger los datos en la nube, mientras que la computación en la niebla se centra en proporcionar medidas de seguridad a los dispositivos periféricos.
Arquitectura del Fog Computing
Esta tecnología puede implementarse de varias formas en función de la aplicación específica. Algunas implementaciones utilizan nodos de niebla físicos situados en distintas ubicaciones, mientras que otras utilizan nodos de niebla virtuales alojados en la nube. En general, el fogging funciona mediante los siguientes pasos:
- Los dispositivos y sensores recopilan datos y los envían a un nodo fog cercano.
- El nodo fog procesa los datos localmente utilizando sus propios recursos informáticos, lo que reduce la carga de la red y disminuye la latencia.
- Una vez procesados los datos, el nodo fog los envía a un servidor en la nube cercano o a otro punto final para su posterior procesamiento o almacenamiento.
- A partir de los datos procesados, se pueden tomar decisiones y emprender acciones, como ajustar el funcionamiento de una máquina o activar una alarma.
También puede combinarse con otras tecnologías, como el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, para obtener nuevos conocimientos y tomar mejores decisiones basadas en los datos recopilados.
La arquitectura Fog se estructura a partir de una capa con dos componentes de soporte separados y bien definidos denominados Plano de datos y Plano de Control.
Plano de Datos
El plano de datos se encarga de tareas tales como:
- Gestión local de contenidos y ancho de banda.
- Cache en el borde de la red.
- Comunicaciones directas cliente-Cliente (como FlashLinQ, LTE Direct, WiFi, Direct, Air Drop).
- Definición y soporte de Cloudets (clouds de pequeña escala en movilidad y al borde de la red).
Plano de Control
Por su parte, el plano de control (menos desarrollado hasta el momento) se encarga de tareas tales como:
- Gestión de contenidos Over the Top (OTT).
- Fog-RAN o acceso por radiofrecuencia
- Control de redes heterogéneas (HetNets) basado en el cliente.
- Almacenamiento en la nube controlado por el cliente.
- Gestión de sesiones y señalización en el borde.
Características y capas del Fog Computing
La arquitectura del fog computing implica el uso de servicios de dispositivos finales (switches, routers, multiplexores, etc.) con fines de computación, almacenamiento y procesamiento. La arquitectura de computación en la niebla se compone de elementos físicos y lógicos de red, software y hardware para formar una red completa de un gran número de dispositivos interconectados. La distribución de los nodos de la niebla (tanto física como geográfica), junto con la topología y los protocolos utilizados, constituyen las características arquitectónicas clave de una arquitectura de niebla. La arquitectura de niebla implica la distribución de funciones en diferentes capas, los tipos y el número de protocolos utilizados y las restricciones impuestas en varias capas.
Terminal layer
La terminal layer o capa terminal es la capa básica de la arquitectura de niebla. Esta capa incluye dispositivos como teléfonos móviles, sensores, vehículos inteligentes, lectores, tarjetas inteligentes, etc. Los dispositivos que pueden detectar y capturar datos están presentes en esta capa. Los dispositivos están distribuidos en varias ubicaciones separadas entre sí. Esta capa se ocupa principalmente de la detección y captura de datos. En esta capa se encuentran principalmente dispositivos de diferentes plataformas y arquitecturas. Los dispositivos tienen la propiedad de trabajar en un entorno heterogéneo, con otros dispositivos de tecnologías y modos de comunicación distintos.
Fog layer
La fog layer o capa de niebla incluye dispositivos como routers, pasarelas, puntos de acceso, estaciones base, servidores de niebla específicos, etc., denominados nodos de niebla. Los nodos de niebla están situados en el borde de una red. Un borde puede estar a un salto de distancia del dispositivo final. Los nodos Fog se sitúan entre los dispositivos finales y los centros de datos en la nube. Los nodos de niebla pueden ser estáticos, por ejemplo, situados en una terminal de autobuses o una cafetería, o móviles, por ejemplo, instalados en el interior de un vehículo en movimiento. Además, garantizan servicios a los dispositivos finales. Los nodos de la niebla pueden computar, transferir y almacenar los datos temporalmente. Las conexiones entre los nodos de niebla y los centros de datos en la nube están habilitadas por las redes básicas IP, que proporcionan interacción y cooperación con la nube para mejorar las capacidades de procesamiento y almacenamiento.
Cloud layer
Esta capa está formada por dispositivos que pueden proporcionar gran capacidad de almacenamiento y servidores de alto rendimiento. Realiza análisis computacionales y almacena datos de forma permanente, para copias de seguridad y acceso permanente de los usuarios. Además, dispone de gran capacidad de almacenamiento y potentes capacidades de cálculo.
Enormes centros de datos con altas capacidades de computación forman una capa de nube. Los centros de datos proporcionan a los usuarios todas las características básicas de la computación en nube. Los centros de datos son escalables y proporcionan recursos informáticos bajo demanda.
La capa de nube o cloud layer se encuentra en el extremo de la arquitectura de niebla global. Actúa como copia de seguridad y proporciona almacenamiento permanente para los datos en una arquitectura de niebla. Normalmente, los datos que no se necesitan cerca del usuario se almacenan en una capa de nube.
Ventajas del Fog Computing
Ahora que hemos explicado cómo la computación en la niebla se ocupa del enorme volumen de datos que se genera a partir de los dispositivos IoT y el análisis de big data, veamos los beneficios que las empresas pueden obtener de ella.
Reducción de la latencia
Uno de los principales problemas a los que se enfrentaban las empresas cuando utilizaban la computación en nube era la latencia. Si el tiempo necesario para que los datos lleguen al receptor es grande, no sólo puede reducir los niveles de satisfacción del cliente, sino que también puede dar lugar a situaciones potencialmente mortales. Tomemos, por ejemplo, los coches autónomos. Varios sensores implantados en un vehículo sin conductor generan cantidades ingentes de datos en tiempo real. Estos datos tienen que ser analizados y procesados casi instantáneamente después de ser enviados a la nube. Un retraso en la transmisión de datos puede suponer graves riesgos para las personas que viajan en el vehículo. La computación en la niebla puede ser útil para hacer frente a la lentitud de los procesos de cálculo en la nube. Como la niebla computa los datos en un servidor que está más cerca que el centro de datos centralizado, la transmisión de datos será más rápida, eliminando así el problema de la latencia.
Seguridad mejorada
La computación en la niebla es una infraestructura informática descentralizada, lo que significa que los servidores están situados en varios lugares estratégicamente determinados. Estos sistemas complejos pueden ser difíciles de piratear. Por lo tanto, la introducción de la informática de niebla puede ayudar a las organizaciones a reforzar sus mecanismos de ciberseguridad, mejorando así la seguridad de su entorno informático.
Mejora de la experiencia del cliente
El objetivo último de toda empresa es proporcionar servicios inigualables a sus clientes. Como, gracias a la informática de niebla, la latencia en las transmisiones de datos es mínimo, los clientes pueden disfrutar de una respuesta y asistencia rápidas para todas sus solicitudes. Esta asistencia aumentará la satisfacción del cliente y mejorará su experiencia general.
Reducción de costes de ancho de banda
Como algunos datos pueden procesarse localmente sin enviarse a la nube, se necesitará menos ancho de banda de red. Con el creciente número de dispositivos IoT que generan datos en tiempo real, este ahorro de ancho de banda podría ser considerable.
Aumento general de la velocidad y la eficiencia
Si tiene varios dispositivos IoT locales y de usuario que comparten datos, permitir el procesamiento local entre ellos en lugar de utilizar servicios en la nube aumentará la velocidad y la eficiencia generales del servicio.
Inconvenientes del Fog Computing
Como todas las tecnologías, el fog computing también tiene pequeños inconvenientes a tener en cuenta, como por ejemplo:
Recursos limitados: Dado que la informática de niebla se basa en dispositivos situados en el extremo de la red, los recursos disponibles pueden ser limitados. Esto puede afectar al rendimiento.
Arquitectura compleja: La computación en niebla puede ser compleja de implementar y gestionar debido a la naturaleza distribuida de la arquitectura.
Cobertura limitada: Dado que la informática de niebla es todavía una tecnología relativamente nueva, puede haber una cobertura limitada en cuanto a dispositivos y ubicaciones que la soporten.
Aplicaciones y Ejemplos de Fog Computing
A continuación, pasamos a detallar algunos de los usos y aplicaciones más comunes de la computación de niebla, aunque puede haber muchos más en función de las necesidades del negocio.
Ciudades inteligentes
El ejemplo más significativo de la aplicación de la informática de niebla a las ciudades inteligentes es la regulación del tráfico. Los semáforos y las barreras de las carreteras se instalan con sensores para recoger datos sobre el movimiento de los vehículos en la carretera. La computación en la niebla permite el análisis de datos en tiempo real que permiten que la señal de tráfico cambie rápidamente de acuerdo con la situación del tráfico.
Sanidad
La innovación tecnológica y el IoT introducen la evolución de los wearables. De un reloj que da la hora y la fecha a un smartwatch que no se limita a dar la hora y la fecha, sino que también proporciona diversos datos a los usuarios, incluido su estado de salud. Los wearables también se aplican a los pacientes en los hospitales para proporcionar información continua sobre sus constantes vitales, niveles de glucosa en sangre y muchos otros datos. La computación en la niebla es útil para estos wearables, ya que garantiza la entrega de datos sin demora en casos de emergencia.
Videovigilancia
Los centros comerciales y los lugares públicos suelen tener instaladas cámaras de vigilancia para proporcionar imágenes de vídeo sobre el comportamiento del público. Las cámaras de vigilancia recogen un gran volumen de datos en forma de vídeo. Para evitar la latencia, la informática de niebla es esencial para ayudar a identificar anomalías en los patrones de la multitud y alertar inmediatamente a las autoridades sobre la situación.
Fabricación
Las aplicaciones de IoT industrial, como las que se encuentran en las fábricas, a menudo implican numerosos sensores y dispositivos que supervisan los procesos y las condiciones ambientales. Gracias a la informática de niebla, los datos de estos dispositivos se pueden procesar localmente y en tiempo real, lo que permite una respuesta más rápida a los cambios, un mantenimiento predictivo y una mayor eficiencia operativa.
