[論文レビュー] The Role of Cloud of Things in Smart Cities

Sandip Roy, Debabrata Sarddar|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2017

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 19被引用数 13

ひとこと要約

本論文は、IoTデバイスとクラウドコンピューティングを統合することでスケーラブルで、安全かつ応答性の高い都市インフラを実現する、クラウド・オブ・モノ（CoT）ベースのアーキテクチャを提案する。CoTが効率的なデータ管理、リアルタイム意思決定、および住民サービスの向上を可能にする仕組みを示す一方で、政府主導のスマートシティイニシャチブにおけるセキュリティ、スケーラビリティ、相互運用性といった主な課題を特定している。

ABSTRACT

The recent demographic trends indicate towards a rapidly increasing population growth and a significant portion of this increased population now prefer to live mostly in cities. In connection with this, it has become the responsibility of the government to ensure a quality standard of living in the cities and also make sure that these facilities trickle down to the next generation. A program named Smart City Mission has been started for this purpose. With an extremely diverse population, that is only second to China in the world in terms of size, the Indian government has engaged in serious thinking for a better city planning and providing numerous opportunities for the citizenry. It was, therefore, planned that the Smart City Mission program will be able to provide a highly responsive infrastructure, network security, a good living environment and the like. Internet of things (IoT) application in smart cities turns out to be the most challenging in this phase. The information available in the internet has made accessible to many devices through IoT and it also aware the citizen in many aspects. But with the increasing number of devices and information, it is now becoming increasingly difficult to depend on IoT to manage things in the internet space with a similar degree of ease. As a result, cloud-based technologies have given preferences over the existing one and IoT has been replaced by the newly introduced Cloud of Things (CoT) paradigm. This paper intends to connect different smart city applications for the betterment of city life with the Cloud of Things (CoT). Our proposed smart city architecture is based on Cloud of Things, and the focus is also given to identify the existing as well as the forthcoming challenges for the concerned program of the government. By identifying the difficulties it is expected that the project will be materialized with a great success.

研究の動機と目的

• スマートシティアプリケーションのためのCoTベースのアーキテクチャフレームワークを設計し、都市サービスの提供を改善すること。
• 大規模な都市データおよびデバイス管理を処理する伝統的なIoTの限界を解決すること。
• CoTを用いたスマートシティプログラムの実装における現在および将来の課題を特定すること。
• インド政府のスマートシティ・ミッションを支援する、堅牢でクラウド統合型の技術フレームワークを提供すること。
• CoTによるシステムを活用して持続可能でスケーラブルかつ安全な都市開発を実現すること。

提案手法

• クラウド・オブ・モノ（CoT）パラダイムを介して、IoTデバイスとクラウドインfraを統合した階層的スマートシティアーキテクチャを提案する。
• 都市のIoTデバイスから発生する大量かつ高速なデータを管理するため、クラウドベースのデータ処理およびストレージを活用する。
• 重要な都市サービスを支えるために、エンドツーエンドのセキュリティおよびネットワークレジリエンスを強調する。
• 交通管理、環境センシング、公共安全などのアプリケーションに向けたリアルタイム監視および分析を統合する。
• 相互運用性を確保し、導入の複雑さを低減するために、既存のクラウドプラットフォームを活用する。
• 都市ユースケースのシミュレーションおよび概念的モデリングを通じて、システムのスケーラビリティと信頼性を分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クラウド・オブ・モノ（CoT）パラダイムは、スマートシティアプリケーションのスケーラビリティと応答性をどのように向上させるか？
• RQ2 都市インフラにCoTを展開する際の主な技術的および運用的課題は何か？
• RQ3 スマートシティにおける従来のIoTと比較して、CoTはセキュリティおよびデータ管理をどのように強化するか？
• RQ4 CoTは、インドのスマートシティ・ミッションのような国策スマートシティ・ミッションの目標をどのように支援できるか？
• RQ5 安全で効率的なCoTベースのスマートシティシステムに不可欠なアーキテクチャ的要素は何か？

主な発見

• CoTベースのアーキテクチャは、都市環境全体にわたり異種のIoTデバイスを集中管理可能にし、スケーラブルな管理を実現する。
• クラウド統合により、リアルタイム都市アプリケーションにおけるデータ処理速度とシステムの応答性が顕著に向上する。
• CoTフレームワークでは、集中型アクセス制御と暗号化されたデータ伝送により、セキュリティおよびプライバシー上の懸念が軽減される。
• 提案されたモデルは、交通監視、環境センシング、緊急対応など、多様なスマートシティアプリケーションをサポートする。
• 本研究では、大規模なCoT展開における主な課題として、相互運用性、データの多様性、長期的なシステム持続可能性を特定した。
• このフレームワークは、インドのスマートシティ・ミッションのような国策イニシャチブと整合しており、長期的な都市開発目標を支援する。