[論文レビュー] Tripod of Requirements in Horizontal Heterogeneous Mobile Cloud Computing

Zohreh Sanaei, Saeid Abolfazli+2 more|arXiv (Cornell University)|May 15, 2012

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 16被引用数 35

ひとこと要約

本稿は、水平的で異種のモバイルクラウドコンピューティング（MCC）を対象として、普及性、信頼性、エネルギー効率性の3つを基盤とする『要件の三本柱』フレームワークを提案する。これらの分野における13の重要な指標を分析することで、移動性の課題、セキュリティ上の懸念、エネルギー制限を克服するための構造的かつ包括的な手法を提示する。

ABSTRACT

Recent trend of mobile computing is emerging toward executing resource-intensive applications in mobile devices regardless of underlying resource restrictions (e.g. limited processor and energy) that necessitate imminent technologies. Prosperity of cloud computing in stationary computers breeds Mobile Cloud Computing (MCC) technology that aims to augment computing and storage capabilities of mobile devices besides conserving energy. However, MCC is more heterogeneous and unreliable (due to wireless connectivity) compare to cloud computing. Problems like variations in OS, data fragmentation, and security and privacy discourage and decelerate implementation and pervasiveness of MCC. In this paper, we describe MCC as a horizontal heterogeneous ecosystem and identify thirteen critical metrics and approaches that influence on mobile-cloud solutions and success of MCC. We divide them into three major classes, namely ubiquity, trust, and energy efficiency and devise a tripod of requirements in MCC. Our proposed tripod shows that success of MCC is achievable by reducing mobility challenges (e.g. seamless connectivity, fragmentation), increasing trust, and enhancing energy efficiency.

研究の動機と目的

• 限られたローカル処理能力とバッテリー容量の下で、エネルギー制限のあるモバイルデバイス上でリソース集約型のアプリケーションを実行するという増大する課題に対処する。
• モバイルクラウドコンピューティング（MCC）の広範な採用を妨げる主な障壁、すなわちOSの異種性、データの断片化、セキュリティとプライバシーのリスクを特定する。
• 設計と評価の指針として、包括的で三次元的なフレームワーク（普及性、信頼性、エネルギー効率性）を提示する。
• MCCの成功に影響を与える13の重要な指標を、三本柱に分類して構造的に分析し、システム設計および標準化を支援する。

提案手法

• MCCの成功に影響を与える13の重要な指標を、3つのコア次元（普及性：シームレスな接続性、移動性支援）、（信頼性：セキュリティ、プライバシー、アクセス制御）、（エネルギー効率性：バッテリーの節約、エネルギーに配慮したスケジューリング）に分類する。
• OS、ハードウェア、ネットワーク接続性にばらつきがある、水平的かつ異種のモバイルクラウドエコシステムにおいて、これらの次元の相互作用を分析する。
• 既存の課題と解決策を体系的に分類することで、各指標が3つの三本柱のいずれに該当するかをマッピングする。
• システムアーキテクトがこれらの3つの譲れない要件を優先順位付けおよびバランスさせるための概念的フレームワーク（『要件の三本柱』）を提唱する。
• 既存のMCC研究およびクラウドコンピューティングの原則から、各柱ごとの実行可能な設計ガイドラインを導出する。
• エンドツーエンドの要件の達成を実現するため、ネットワーク、アプリケーション、システムレイヤーにまたがるクロスレイヤー最適化の必要性を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 モバイルクラウドコンピューティングにおける移動性、異種性、リソース制限といった根本的課題を、体系的に分類し、どのように解決できるか。
• RQ2 実世界の異種環境において、モバイルクラウドコンピューティングの成功を左右する、根幹的で譲れない要件とは何か。
• RQ3 普及性、信頼性、エネルギー効率性の相互依存性をどの程度活用することで、モバイルクラウドシステムの信頼性とスケーラビリティを向上させられるか。
• RQ4 OSの違い、ネットワーク状態の変化、データ管理手法の差が、モバイルクラウドソリューション全体の効果にどのように影響を与えるか。
• RQ5 強固で安全かつエネルギー効率の良いモバイルクラウドアーキテクチャの開発を導く設計原則と指標は何か。

主な発見

• 著者らは、MCCの成功に影響を与える13の重要な指標を特定し、これらを体系的に3つのコア柱（普及性、信頼性、エネルギー効率性）に分類した。
• 三本柱フレームワークは、MCCの成功が3柱のバランスにかかっていることを示しており、いずれの次元も他方を犠牲にして最適化することはできない。
• シームレスな接続性と移動性支援（普及性）は、無線ネットワークの変動やハンドオーバーの課題から生じる中断を軽減するために不可欠である。
• データプライバシー、アクセス制御、安全なデータ共有といった信頼性関連の指標は、ユーザーおよび企業のクラウド採用へのためらいを克服するために重要である。
• エネルギー効率性はバッテリーの節約にとどまらず、知的なタスクオフロードとリソーススケジューリングを含む、モバイルデバイスの使用可能性を延長する要因である。
• 本フレームワークは、モバイルクラウドシステムの評価および設計のための構造的かつ拡張可能なモデルを提供し、将来的な標準化および研究の基盤を提供する。