[論文レビュー] Fog Computing Applications: Taxonomy and Requirements

Arif Ahmed, Hamidreza Arkian+10 more|arXiv (Cornell University)|Jul 26, 2019

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 57被引用数 43

ひとこと要約

この論文は、30のフォグコンピューティングアプリケーションを分析し、フォグインフラストラクチャの一般的なプラットフォーム要件、デプロイメントモデル、アクセスネットワークの考慮事項を導出します。

ABSTRACT

Fog computing was designed to support the specific needs of latency-critical applications such as augmented reality, and IoT applications which produce massive volumes of data that are impractical to send to faraway cloud data centers for analysis. However this also created new opportunities for a wider range of applications which in turn impose their own requirements on future fog computing platforms. This article presents a study of a representative set of 30 fog computing applications and the requirements that a general-purpose fog computing platform should support.

研究の動機と目的

• 多様なセクターにわたる代表的なフォグアプリケーションのセットを特定する（実在のものと提案されたものの両方）。
• 汎用フォグプラットフォームがサポートすべき機能要件と非機能要件を導出する。
• フォグの利用方法、デプロイメントモデル、アクセスネットワーク、ハードウェア特性でアプリケーションを分類する。
• 共通点と相違点のニーズを明らかにすることで、フォグプラットフォーム設計と今後の研究を導く知見を提供する。

提案手法

• 査読付きの場や信頼できる情報源から、30件の詳細なフォグアプリケーションを文献ベースで選定する。
• 各アプリケーションを分析して、必要なフォグプラットフォームの能力と制約を抽出する。
• アプリケーションを集約し、フォグの利用パターン、デプロイメントモデル、アクセスネットワーク、およびハードウェアプラットフォームにマッピングする。
• 調査結果を、将来のフォグシステムの要件とデプロイメントの指針に統合する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 代表的なアプリケーションに基づいて、汎用フォグコンピューティングプラットフォームはどのような機能要件と非機能要件をサポートすべきか。
• RQ2 フォグアプリケーションはデプロイメントモデル、アクセスネットワーク、ハードウェアのニーズという観点で如何に異なり、それがプラットフォーム設計にどのような影響を与えるか。
• RQ3 どのフォグデプロイメントモデル（Private、Public、Hybrid、Community）は異なるアプリケーションに好まれ、なぜか。
• RQ4 アクセスネットワークとハードウェアのヘテロジニティがフォグアーキテクチャとQoS保証にどう影響するか。

主な発見

• フォグアプリケーションは要件が多様であり、広範なプラットフォーム機能を促進する。
• 遅延低減と帯域幅最適化がフォグ利用の主要動機であり、多くのアプリケーションが近接計算を活用してエンドツーエンドの厳しい遅延目標を達成している。
• ハイブリッドフォグが主要なデプロイメントモデルである（17/30）、プライベートフォグはプライバシー/セキュリティおよび中程度の遅延アプリケーションに使用される（13/30）。
• PublicおよびCommunity Fogは調査対象セットでは利用されていない。これらモデルに対する認識上の、または実際的な障壁を示している。
• さまざまなアクセスネットワーク（Cellular、Wi-Fi、LPWAN、802.11系ベースなど）が活用されており、フォグプラットフォームにおける柔軟なネットワークサポートの必要性を強調している。
• アプリケーションは交通、医療、スマートシティ、エンターテインメントなど複数のセクターにわたり、汎用フォグ抽象化の必要性と広い適用性を強調している。