[论文解读] Conceptual Framework for Internet of Things' Virtualization via OpenFlow in Context-aware Networks

Theo Kanter, Rahim Rahmani+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 29, 2014

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 8被引用 6

一句话总结

本文提出了一种基于OpenFlow的上下文感知网络中物联网（IoT）基础设施虚拟化概念框架，无需修改现有物理设置即可实现动态资源共享和多协议协作。该框架在吞吐量、能效和可及性方面提升了流传感器性能，大规模部署中通过组播技术可进一步提升性能。

ABSTRACT

A novel conceptual framework is presented in this paper with an aim to standardize and virtualize Internet of Things(IoT) infrastructure through deploying OpenFlow technology. The framework can receivee services based on context information leaving the current infrastructure unchanged. This framework allows the active collaboration of heterogeneous devices and protocols. Moreover it is capable to model placement of physical objects, manage the system and to collect information for services deployed on an IoT infrastructure. Our proposed IoT virtualization is applicable to a random topology scenario which makes it possible to 1) share flow sensors resources 2) establish multioperational sensor networks, and 3) extend reachability within the framework without establishing any further physical networks. Flow sensors achieve better results comparable to the typical sensors with respect to packet generation, reachability, simulation time, throughput, energy consumption point of view. Even better results are possible through utilizing multicast groups in large scale networks.

研究动机与目标

• 通过OpenFlow技术实现物联网基础设施的标准化与虚拟化。
• 在不改变现有物理网络拓扑结构的前提下，实现上下文感知的服务提供。
• 通过主动协作支持异构设备和协议。
• 对物理对象的部署位置进行建模，管理相关系统，并为已部署服务收集数据。
• 促进资源共享、多业务传感器网络以及在随机拓扑中的可及性扩展。

提出的方法

• 该框架利用OpenFlow解耦控制平面与数据平面，实现对物联网设备的集中化管理。
• 通过集成上下文感知机制，根据环境和设备特定条件动态调整服务。
• 通过将物理传感器和网络资源抽象为由OpenFlow控制器管理的逻辑实体，实现虚拟化。
• 通过协议转换和抽象层支持多协议互操作性。
• 使用流传感器替代传统传感器，以提升吞吐量、能效等性能指标。
• 在大规模场景中应用组播组利用，以增强可扩展性并减少冗余传输。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在保留现有网络配置的前提下，利用OpenFlow对物联网基础设施进行虚拟化？
• RQ2 在异构物联网环境中，上下文感知性以何种方式增强服务提供？
• RQ3 该框架如何在不增加额外物理基础设施的前提下，实现传感器网络中的资源共享与多任务操作？
• RQ4 与传统传感器部署相比，基于OpenFlow的虚拟化在性能方面带来哪些提升？
• RQ5 组播支持如何在大规模物联网部署中提升可扩展性与效率？

主要发现

• 该框架无需更改底层物理网络拓扑，即可实现物联网基础设施的虚拟化。
• 与传统传感器相比，流传感器在吞吐量、能耗和仿真时间方面表现出更优的性能。
• 系统支持在异构设备和协议之间实现动态、上下文感知的服务提供。
• 无需部署额外物理网络，即可实现资源共享和可及性扩展。
• 组播组利用在大规模物联网场景中带来更优性能，尤其体现在减少冗余数据传输方面。
• 该框架适用于随机拓扑，支持在多样化物联网环境中灵活部署。