[논문 리뷰] The Role of Cloud of Things in Smart Cities

Sandip Roy, Debabrata Sarddar|arXiv (Cornell University)|2017. 04. 22.

IoT and Edge/Fog Computing참고 문헌 19인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 스마트 시티 응용 프로그램의 성능을 향상시키기 위해 IoT 기기와 클라우드 컴퓨팅을 통합함으로써 확장성, 보안성, 반응성 있는 도시 인프라를 구현하기 위한 클라우드 오브 토잉스(CoT) 기반 아키텍처를 제안한다. CoT가 효율적인 데이터 관리, 실시간 의사결정 및 시민 서비스 향상에 어떻게 기여하는지 설명하며, 정부 주도의 스마트 시티 사업에서의 보안, 확장성, 상호운용성 등의 주요 과제를 규명한다.

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 As a result, cloud-based technologies have given preferences over the existing one and IoT has been replaced by the newly introduced Cloud of Things (CoT) paradigm.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.

연구 동기 및 목표

• 스마트 시티 응용 프로그램을 위한 CoT 기반 아키텍처 프레임워크를 설계하여 도시 서비스 제공을 향상시키는 것.
• 대규모 도시 데이터 및 기기 관리를 처리하는 데 있어 기존 IoT의 한계를 해결하는 것.
• CoT를 활용한 스마트 시티 프로그램 구현 시 현재 및 향후 발생할 수 있는 과제를 규명하는 것.
• 인도 정부의 스마트 시티 미션을 위한 견고하고 클라우드 통합 기술 프레임워크를 제공하는 것.
• CoT 기반 시스템을 통해 지속 가능하고 확장성 있으며 보안적인 도시 발전을 보장하는 것.

제안 방법

• 클라우드 오브 토잉스(CoT) 파라다임을 통해 IoT 기기와 클라우드 인fra를 통합한 계층적 스마트 시티 아키텍처를 제안한다.
• 도시의 IoT 기기에서 발생하는 고속도 및 대용량 데이터를 처리하고 저장하기 위해 클라우드 기반의 데이터 처리 및 스토리지 기술을 활용한다.
• 핵심 도시 서비스를 지원하기 위해 종단 간 보안 및 네트워크 내성에 중점을 둔다.
• 교통 관리, 환경 감지, 공공 안전 등의 응용 프로그램을 위한 실시간 모니터링 및 분석 기능을 통합한다.
• 기존 클라우드 플랫폼을 활용하여 상호운용성을 확보하고 구현 복잡성을 감소시킨다.
• 도시 사용 사례의 시뮬레이션 및 개념적 모델링을 통해 시스템의 확장성과 신뢰성을 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클라우드 오브 토잉스(CoT) 파라다임은 스마트 시티 응용 프로그램의 확장성과 반응성을 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 도시 인프라에 CoT를 구현할 때 발생하는 주요 기술적 및 운영적 과제는 무엇인가?
• RQ3 스마트 시티에서 기존 IoT와 비교해 CoT는 보안 및 데이터 관리에 어떻게 향상시키는가?
• RQ4 CoT는 인도의 스마트 시티 미션과 같은 국가 차원의 스마트 시티 미션 목표를 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ5 안정적이고 효율적인 CoT 기반 스마트 시티 시스템을 구축하기 위해 필수적인 아키텍처 구성 요소는 무엇인가?

주요 결과

• CoT 기반 아키텍처는 도시 환경 전반에서 이질적인 IoT 기기의 중앙집중식이고 확장 가능한 관리가 가능하다.
• 클라우드 통합은 실시간 도시 응용 프로그램에 대한 데이터 처리 속도와 시스템 반응성에 크게 기여한다.
• CoT 프레임워크 내 중앙집중식 액세스 제어 및 암호화된 데이터 전송을 통해 보안 및 개인정보 보호 문제를 완화할 수 있다.
• 제안된 모델은 교통 모니터링, 환경 감지, 비상 대응 등 다양한 스마트 시티 응용 프로그램을 지원한다.
• 연구에서는 대규모 CoT 구현 시 주요 과제로 상호운용성, 데이터 이질성, 장기적인 시스템 지속 가능성 문제를 규명하였다.
• 이 프레임워크는 인도의 스마트 시티 미션과 같은 국가 차원의 이니셔티브와 부합하며 장기적인 도시 발전 목표를 지원한다.