[논문 리뷰] Greening Internet of Things for Smart Everythings with A Green-Environment Life: A Survey and Future Prospects

Saeed Hamood Alsamhi, Ou Ma외 2명|arXiv (Cornell University)|2018. 05. 02.

IoT and Edge/Fog Computing참고 문헌 106인용 수 38

한 줄 요약

이 종합적 서베이는 센서, 네트워크 및 클라우드 인fra구조와 같은 IoT 구성 요소 전반에 걸쳐 에너지 효율성, 탄소 배출 감소 및 지속 가능한 자원 사용을 통합함으로써 녹색 인터넷 오브 things(IoT) 시스템에 대한 포괄적인 프레임워크를 제안한다. 이 서베이는 현재의 녹색 IoT 기술에 관한 연구를 종합적으로 분석하고, 스마트 월드 응용 프로그램을 향상시키면서 환경 영향을 최소화하기 위한 향후 방향을 제시한다.

ABSTRACT

Tremendous technology development in the field of Internet of Things (IoT) has changed the way we work and live. Although the numerous advantages of IoT are enriching our society, it should be reminded that the IoT also consumes energy, embraces toxic pollution and E-waste. These place new stress on the environments and smart world. In order to increase the benefits and reduce the harm of IoT, there is an increasing desire to move toward green IoT. Green IoT is seen as the future of IoT that is environmentally friendly. To achieve that, it is necessary to put a lot of measures to reduce carbon footprint, conserve fewer resources, and promote efficient techniques for energy usage. It is the reason for moving towards green IoT, where the machines, communications, sensors, clouds, and internet are alongside energy efficiency and reducing carbon emission. This paper presents a thorough survey of the current on-going research work and potential technologies of green IoT with an intention to provide some clues for future green IoT research.

연구 동기 및 목표

• IoT 시스템의 증가하는 환경 영향, 즉 에너지 소비, 전자 폐기물 및 탄소 배출을 해결하기 위해.
• 기기, 네트워크 및 클라우드 플랫폼 전반에서 지속 가능한 IoT 구현을 이루는 데 있어 핵심 과제를 규명하기 위해.
• 에너지 효율성 향상과 생태적 발자국 감소에 기여하는 기존 녹색 IoT 기술과 기법을 조사하기 위해.
• IoT 스택 전반에 걸쳐 통합적인 지속 가능성에 초점을 맞춘 녹색 IoT 분야의 향후 연구를 위한 도로도를 제공하기 위해.
• 장기적인 환경적 및 사회적 이점 달성을 위해 녹색 원칙을 IoT 설계에 통합하는 것을 촉진하기 위해.

제안 방법

• 2010년에서 2018년 사이의 녹색 IoT에 관한 동료 심사 논문을 대상으로 체계적인 문헌 리뷰를 수행하기 위해.
• 시스템 계층별로 녹색 IoT 기술을 분류하기 위해: 감지, 통신, 네트워킹, 클라우드 및 응용 계층.
• IoT 기기에서의 에너지 절감 기법인 도저 사이클링, 적응형 송신 전력, 에너지 수확 기술을 분석하기 위해.
• 데이터 전송 오버헤드를 줄이고 에너지 소비를 최소화하기 위해 최적화된 라우팅을 제공하는 녹색 네트워킹 프로토콜을 평가하기 위해.
• IoT 백본에서 계산 에너지 소비를 최소화하는 데 기여하는 클라우드 및 엣지 컴퓨팅 전략을 조사하기 위해.
• 감지, 통신 및 처리 계층 전반에 걸쳐 에너지 효율성을 조율하는 교차 계층 최적화 접근법을 통합하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현재의 IoT 시스템이 초래하는 주요 환경 영향는 무엇이며, 지속 가능성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 IoT 에너지 소비와 탄소 배출을 줄이는데 가장 효과적인 에너지 효율 기술과 프로토콜는 무엇인가?
• RQ3 어떻게 하면 녹색 원칙을 센서에서 클라우드 서비스에 이르기까지 전체 IoT 스택 전반에 체계적으로 통합할 수 있는가?
• RQ4 완전히 녹색 IoT 구현을 이루는 데 있어 핵심적인 기술적 및 아키텍처적 장애 요소는 무엇인가?
• RQ5 지속 가능한 스마트 월드를 향한 녹색 IoT 발전을 위해 가장 유망한 향후 연구 방향은 무엇인가?

주요 결과

• IoT 기기와 네트워크의 에너지 소비는 탄소 배출과 전자 폐기물의 주요 원인로, 긴급한 녹색 최적화가 필요하다.
• 도저 사이클링, 적응형 송신 및 에너지 수확 기술은 IoT 노드의 전력 소비를 크게 줄인다.
• 녹색 네트워킹 프로토콜은 지능적인 라우팅과 압축을 통해 데이터 전송 에너지를 최대 40%까지 줄일 수 있다.
• 가상화 및 워크로드 오프로딩을 포함한 클라우드 및 엣지 컴퓨팅 최적화는 전체 시스템의 에너지 소비를 낮추는 데 기여한다.
• 감지, 통신 및 처리 계층 전반에 걸쳐 에너지 효율성을 통합하는 교차 계층 설계는 뛰어난 성능과 지속 가능성 확보에 기여한다.
• 진전이 있음에도 불구하고, 표준화된 녹색 지표와 수명주기 평가의 부재는 녹색 IoT 솔루션의 대규모 도입을 저해한다.