Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
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Edge-Centric Metamorphic IoT Device Platform for Efficient On-Demand Hardware Replacement in Large-Scale IoT Applications

대규모 IoT 응용에 효과적인 주문형 하드웨어의 재구성을 위한 엣지 기반 변성적 IoT 디바이스 플랫폼

  • Moon, Hyeongyun (School of Electronic and Electrical Engineering, Kyungpook National University) ;
  • Park, Daejin (School of Electronic and Electrical Engineering, Kyungpook National University)
  • Received : 2020.10.06
  • Accepted : 2020.10.16
  • Published : 2020.12.31
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Abstract

The paradigm of Internet-of-things(IoT) systems is changing from a cloud-based system to an edge-based system to solve delays caused by network congestion, server overload and security issues due to data transmission. However, edge-based IoT systems have fatal weaknesses such as lack of performance and flexibility due to various limitations. To improve performance, application-specific hardware can be implemented in the edge device, but performance cannot be improved except for specific applications due to a fixed function. This paper introduces a edge-centric metamorphic IoT(mIoT) platform that can use a variety of hardware through on-demand partial reconfiguration despite the limited hardware resources of the edge device, so we can increase the performance and flexibility of the edge device. According to the experimental results, the edge-centric mIoT platform that executes the reconfiguration algorithm at the edge was able to reduce the number of server accesses by up to 82.2% compared to previous studies in which the reconfiguration algorithm was executed on the server.

기존 클라우드 기반 Internet-of-Things(IoT) 시스템의 네트워크 정체와 서버 과부하로 인한 지연, 데이터 이동으로 인한 보안 및 프라이버시 이슈를 해결하기 위하여 엣지 기반의 IoT 시스템으로 IoT의 패러다임이 움직이고 있다. 하지만 엣지 기반의 IoT 시스템은 여러 제약으로 인하여 처리 성능과 동작의 유연성이 부족한 치명적인 문제점을 가지고 있다. 처리 성능을 개선하기 위하여 응용 특화 하드웨어를 엣지 디바이스에 구현할 수 있지만, 고정된 기능으로 인하여 특정 응용 이외에는 성능 향상을 보여줄 수 없다. 본 논문은 엣지 디바이스의 제한된 하드웨어 자원에서 다양한 응용 특화 하드웨어를 주문형 부분 재구성을 통해 사용할 수 있고, 이를 통해 엣지 디바이스의 처리 성능과 동작의 유연성을 증가시킬 수 있는 엣지 중심의 Metamorphic IoT(mIoT) 플랫폼을 소개한다. 실험 결과에 따르면, 재구성 알고리즘을 엣지에서 실행하는 엣지 중심의 mIoT 플랫폼은 재구성 알고리즘을 서버에서 실행하는 이전 연구에 비해 엣지의 서버 접근 횟수를 최대 82.2% 줄일 수 있었다.

Keywords

References

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