[論文レビュー] Investigating IoT Middleware Platforms for Smart Application Development

Preeti Agarwal, Mansaf Alam|arXiv (Cornell University)|Oct 27, 2018

IoT and Edge/Fog Computing被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、一般化されたIoTアーキテクチャを基盤として、IoTミドルウェアプラットフォームを4つのタイプに分類し、調査している。すなわち、上場企業型、オープンソース型、開発者フレンドリー型、エンドツーエンド接続型である。各カテゴリ内でのセンシング、通信、アプリケーション開発といった主要機能を比較し、スマートシティやヘルスケア分野におけるスマートアプリケーション開発に最適なプラットフォームを選定するための構造的フレームワークを開発者に提供する。

ABSTRACT

With the growing number of Internet of Things (IoT) devices, the data generated through these devices is also increasing. By 2030, it is been predicted that the number of IoT devices will exceed the number of human beings on earth. This gives rise to the requirement of middleware platform that can manage IoT devices, intelligently store and process gigantic data generated for building smart applications such as Smart Cities, Smart Healthcare, Smart Industry, and others. At present, market is overwhelming with the number of IoT middleware platforms with specific features. This raises one of the most serious and least discussed challenge for application developer to choose suitable platform for their application development. Across the literature, very little attempt is done in classifying or comparing IoT middleware platforms for the applications. This paper categorizes IoT platforms into four categories namely-publicly traded, open source, developer friendly and end-to-end connectivity. Some of the popular middleware platforms in each category are investigated based on general IoT architecture. Comparison of IoT middleware platforms in each category, based on basic, sensing, communication and application development features is presented. This study can be useful for IoT application developers to select the most appropriate platform according to their application requirement.

研究の動機と目的

• 市場に多数存在する選択肢の中でも、適切なIoTミドルウェアプラットフォームを選定するという急増する課題に対処すること。
• 導入モデルとアクセス可能性に基づいて、既存のIoTミドルウェアプラットフォームを4つの明確なカテゴリに分類すること。
• 標準化された評価基準を用いて、各カテゴリ内でのプラットフォームの比較分析を実施すること。
• アプリケーション固有の要件に基づいて、IoTアプリケーション開発者が情報に基づいたプラットフォーム選定意思決定を下せるように支援すること。
• 主な機能的・技術的次元にわたり、IoTミドルウェアプラットフォームを体系的に比較するという研究ギャップを埋めること。

提案手法

• IoTミドルウェアプラットフォームを4つのタイプに分類する：上場企業型、オープンソース型、開発者フレンドリー型、エンドツーエンド接続型。
• 特徴比較の基盤として、一般化されたIoTシステムアーキテクチャをフレームワークとして用いる。
• 4つの機能セットに基づいてプラットフォームを評価する：基本的機能、センシング機能、通信プロトコル、アプリケーション開発支援。
• 各カテゴリから代表的なプラットフォームを選び、詳細な分析と比較を実施する。
• 技術的および使いやすさの次元において、横断的な比較が可能な構造化された、機能ベースの評価マトリクスを適用する。
• 発見を統合し、開発者がプラットフォームの能力とアプリケーションのニーズを一致させるための意思決定支援フレームワークを構築する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在の市場で利用可能なIoTミドルウェアプラットフォームの主なカテゴリは何であるか？
• RQ2 IoTミドルウェアプラットフォームの機能的・技術的特徴は、異なるカテゴリ間でどのように異なるか？
• RQ3 スマートシティやヘルスケア分野のようなスマートアプリケーションを開発する開発者にとって、最も重要なプラットフォームの特徴は何か？
• RQ4 上場企業型、オープンソース型、開発者フレンドリー型、エンドツーエンド型IoTミドルウェアプラットフォームの強みと限界は何か？
• RQ5 開発者はどのようにして、自らのアプリケーション要件に最も適したミドルウェアプラットフォームを体系的に比較・選定できるか？

主な発見

• 本研究では、IoTミドルウェアプラットフォームが4つの明確なカテゴリに分類されることを同定した：上場企業型、オープンソース型、開発者フレンドリー型、エンドツーエンド接続型。
• オープンソース型プラットフォームは、高いカスタマイズ性と透明性を提供するが、開発の専門知識がより求められる可能性がある。
• 上場企業型プラットフォームは、包括的なエンタープライズサポートとスケーラビリティを提供するが、ライセンス費用が発生する可能性がある。
• エンドツーエンド型プラットフォームは、統合とデプロイメントを簡素化しており、スマートアプリケーションのプロトタイプ作成や本番環境導入に最適である。
• 開発者フレンドリー型プラットフォームは、使いやすさ、直感的なAPI、豊富なドキュメンテーションに重点を置き、導入時間の短縮に寄与する。
• 比較の結果、あらゆる次元で優れたパフォーマンスを発揮する単一のプラットフォームは存在しないことが明らかになった。これは、プラットフォーム選定をアプリケーション固有のニーズに適合させる重要性を強調している。