El fog pasa a un segundo plano en la Internet Industrial de las Cosas

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A principios de 2019 el OpenFog Consortium fue absorbido por el Industrial Internet Consortium (IIC) y había expectación en relación a la arquitectura integrada resultante. Hablamos con Richard Soley (CEO del IIC) y Stephen Mellor (CTO del IIC) que confirman que la noción de fog entorpece más que ayuda.

El fog pasa a un segundo plano en la Internet Industrial de las Cosas

Un momento de la entrevista con el Industrial Internet Consortium. De izq. a dcha.: Richard Soley, executive director del IIC; Stephen Mellor, Chief Technical Officer del IIC, y Xavier Pi, colaborador de infoPLC++

Artículo publicado originalmente en InfoPLC++ Magazine #16 Especial Metalmadrid 2019

El Industrial Internet Consortium (IIC) es la entidad que organiza el Internet of Things Solutions World Congress (IOTSWC), cuya última edición de celebró en Barcelona a finales del pasado mes de octubre. Mucho más allá del evento, el consorcio es el actor principal en la elaboración del discurso de la Internet Industrial de las cosas (IIoT), definiendo una arquitectura de referencia denominada IIRA (Internet of Things Reference Architecture), y publicando distintos documentos del tipo whitepaper, como el presentado durante el congreso titulado The Edge Computing Advantage, en el cual se establece que los conceptos de edge y cloud son suficientes para el discurso de la IIoT y la Industria 4.0, y que el término fog, en general, estorba más que ayuda.

Edge Computing y cloud computing son términos emergentes de la Internet Industrial de las cosas y de la Industria 4.0, y el IIC los define de la siguiente manera en el documento The IIoT Vocabulary Technical Report:

  • Edge Computing: computación distribuida que se realiza cerca del edge, donde la proximidad está determinada por los requisitos del sistema. En esta propuesta, edge se define como “frontera entre las entidades digitales y las entidades físicas pertinentes, delineada por dispositivos IIoT”.
  • Cloud Computing: paradigma para habilitar el acceso a la red a un grupo escalable y elástico de recursos físicos o virtuales compartibles con aprovisionamiento y administración de autoservicio on-demand (definición tomada de la ISO/IEC 17788).

Por otra parte, existe el término fog computing, que fue definido por el OpenFog Consortium.

  • Fog Computing: nivel de sistema arquitectura horizontal que distribuye recursos y servicios de informática, almacenamiento, control y redes en cualquier lugar a lo largo del continuo de la nube a las cosas, acelerando así la velocidad de toma de decisiones.

La noción de edge, cloud, e incluso fog, se pueden explicar con la ayuda del diagrama propuesto por Sabina Jeschke, de la Universidad de Aachen, en el que se muestra que el edge está en el ámbito de lo ciberfísico y el cloud en el ámbito de los centros de datos (datacenters), tal y como se muestra en la Figura 1. El diagrama se compone de una franja física, una franja ciberfísica, y una franja digital, así como de los elementos clave que las componen y relacionan entre sí.

Figura 1. Edge, cloud y fog en el contexto de los sistemas ciberfísico

A la izquierda de la figura está el mundo físico, que se caracteriza por el comportamiento físico de los materiales y los procesos de fabricación. A través de los sistemas embebidos electrónicos, equipados con sensores y actuadores, se conecta el mundo físico con el mundo digital. La comunicación el mundo físico y el mundo ciberfísico se basa en la emulación/simulación (traslado de objetos del mundo físico al mundo digital) y en la automatización (control de objetos del mundo físico a través de objetos digitales), y para ello es necesario poder identificar unívocamente a los objetos físicos (mediante códigos ópticos, radiofrecuencia, etc.) y mapearlos con objetos de software.

En el mundo digital toda interacción se puede orientar a servicios, pudiendo almacenar información e intercambiarla a través de redes de comunicaciones, tales como Internet, y procesar datos para la toma de decisiones, o simplemente para su visualización. Para ello, la comunicación entre el mundo ciberfísico y el mundo digital se realiza mediante los modelos de datos y los modelos de comportamiento, que son los dos pilares fundamentales de la Ingeniería del software.

En la figura se muestran e introducen los términos edge, cloud y fog. El término edge hace referencia a un extremo de la red en el que los elementos conectados están próximos a la frontera con el mundo físico, pudiéndose definir esta proximidad tanto en distancia geográfica como en distancia temporal para el intercambio de datos. El edge está compuesto por sistemas con una pequeña distancia temporal entre ellos y el mundo físico, de modo que se pueda disponer de prestaciones suficientes para dar respuesta a los requisitos solicitados, en general en lo relativo a la velocidad de respuesta.

Por otra parte, el cloud hace referencia a los elementos de la red más alejados del mundo físico, en la frontera con los centros de proceso y almacenamiento de datos, conocidos del inglés como data centers, los cuales ofrecen grandes capacidades de almacenamiento y de cálculo, además de ser un punto global de encuentro de información gracias a Internet.

La noción de fog pretende cubrir el espacio que pueda haber entre el edge y el cloud. Sin embargo, al utilizar una noción de proximidad basada en el tiempo y no en el espacio, el fog forma parte del edge, puesto que el criterio de pertenencia de un nodo al edge o al cloud se basa en el concepto de prestación (capability) respeto a los tiempos de respuesta. En general, un router o un dateway delimitan la frontera entre el edge y el cloud.

A principios de 2019 el IIC absorbió al OpenFog Consortium, el cual había elaborado la OpenFog Reference Architecture for Fog Computing, estandarizada como IEEE 1934-2018. Desde el comunicado oficial de la fusión de ambos consorcios hasta el IoT Solutions World Congress ha habido cierta expectación sobre cómo se vería IIRA por OpenFog o, si por otra parte, se estaba trabajando en una nueva arquitectura integrada. La respuesta la tenemos en el whitepaper presentado, The Edge Computing Advantage: IIRA sigue adelante basándose sólo en los conceptos de edge y cloud.  En principio, estándar IEEE 1934-2018 no evolucionará, pero continuará vigente un tiempo puesto que hay líneas de trabajo que utilizan este concepto.

Podemos comparar la visión general de las arquitecturas de OpenFog y de IIRA comparando los diagramas que utilizan cada una de las arquitecturas. Por una parte está la visión basada en el Fog Computing, la cual se muestra en la Figura 2.

Figura 2. Visión general del edge-fog-cloud en la OpenFog Reference Architecture      

La Figura 2, además, puede comparar a la visión presentada en el whitepaper cuyo diagrama se muestra en la Figura 3.

Figura 3. Visión general del edge-cloud en la arquitectura IIRA

Uno de los debates más trascendentes de la Industria 4.0 es cómo abordar la convergencia IT/OT. El IIC es un consorcio que pertenece a la OMG (Object Management Group), organismo que impulsa y rige estándares fundamentales en el mundo de la Ingeniería del Software como el lenguaje de modelado UML. Por lo tanto, el IIC tiene sus orígenes en el mundo IT (Information Technologies) y sus principios se reflejan en la arquitectura IIRA.

Por otra parte, está la Plattform Industrie 4.0, organismo impulsado por el gobierno alemán, que aglutina empresas, sindicatos, asociaciones profesionales y empresariales, academia y administración pública, y que impulsa y rige la arquitectura RAMI 4.0, Reference Architecture Industry 4.0, estandarizada como IEC/PAS 60388, y que tiene sus orígenes en el ámbito industrial de la fabricación, el cual se denomina mundo OT, Operational Technologies.

La armonización entre RAMI 4.0 e IIRA continuará con el grupo de trabajo común y transversal del IIC y de la Plattform, y se ha anunciado que se intensificarán las iniciativas de encaje entre ambas, definidas en el documento “Architecture Alignment and Interoperability. An Industrial Internet Consortium and Plattform Industrie 4.0 Joint Whitepaper”.

Desde la absorción del OpenFog Consortium hasta el IOT S World Congress ha habido un período de expectación e incertidumbre sobre el futuro de IIRA y por tanto de su integración con RAMI. El congreso ha servido entre otras cosas para despejar esta duda, y lanzar un mensaje de fortalecimiento de las arquitecturas de referencia que formalizan la Industria 4.0 y de su relación entre ambas.

Xavier Pi es miembro de la Comissió Indústria 4.0 de Enginyers de Catalunya y co-director del Máster en Industria 4.0 de la UPC School.

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