Una plataforma eficiente de reemplazo de hardware bajo demanda para el procesamiento funcional metamórfico en aplicaciones de IoT centradas en el borde
Autores: Moon, Hyeongyun; Park, Daejin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Una plataforma eficiente de reemplazo de hardware bajo demanda para el procesamiento funcional metamórfico en aplicaciones de IoT centradas en el borde
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Paradigma
Internet de las cosas
Sistema basado en el borde
Rendimiento
Módulos de hardware
Reconfiguración
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 39
Citaciones: Sin citaciones
El paradigma de los sistemas de Internet de las cosas (IoT) está cambiando de un sistema basado en la nube a un sistema basado en el borde. Estos cambios pudieron resolver la demora causada por la rápida concentración de datos en la red de comunicación, la demora causada por la falta de capacidad de cálculo del servidor y los problemas de seguridad que ocurren en el proceso de comunicación de datos. Sin embargo, el rendimiento de los sistemas de IoT basados en el borde fue insuficiente para procesar grandes cantidades de datos debido a la fuente de alimentación limitada, las funciones de hardware fijo y los recursos de hardware limitados. Para mejorar su rendimiento, se pueden instalar hardware específico de la aplicación en los dispositivos de borde, pero el rendimiento no se puede mejorar excepto para aplicaciones específicas debido a una función fija de un hardware específico de la aplicación. Este documento presenta una plataforma IoT metamórfica centrada en el borde (mIoT) que puede utilizar varios módulos de hardware a través de la reconfiguración parcial bajo demanda, a pesar de los recursos de hardware limitados de los dispositivos de borde. Además, este documento presenta un procesador IoT metamórfico basado en RISC-V (mIoTP) con módulos periféricos reconfigurables. Experimentamos para demostrar que la estructura propuesta puede reducir el acceso al servidor de los bordes y puede aplicarse a un sistema IoT a gran escala. Los experimentos se realizaron en un entorno de borde único y un entorno a gran escala que combina un borde físico y 99 bordes virtuales. Según los resultados experimentales, la plataforma mIoT centrada en el borde que ejecuta el algoritmo de predicción de reconfiguración en el borde pudo reducir el número de accesos al servidor hasta un 82,2% en comparación con nuestro estudio anterior en el que el proceso de predicción se ejecutó en el servidor. Además, confirmamos que no hay un costo adicional de tiempo de reconfiguración incluso para los grandes sistemas de IoT.
Descripción
El paradigma de los sistemas de Internet de las cosas (IoT) está cambiando de un sistema basado en la nube a un sistema basado en el borde. Estos cambios pudieron resolver la demora causada por la rápida concentración de datos en la red de comunicación, la demora causada por la falta de capacidad de cálculo del servidor y los problemas de seguridad que ocurren en el proceso de comunicación de datos. Sin embargo, el rendimiento de los sistemas de IoT basados en el borde fue insuficiente para procesar grandes cantidades de datos debido a la fuente de alimentación limitada, las funciones de hardware fijo y los recursos de hardware limitados. Para mejorar su rendimiento, se pueden instalar hardware específico de la aplicación en los dispositivos de borde, pero el rendimiento no se puede mejorar excepto para aplicaciones específicas debido a una función fija de un hardware específico de la aplicación. Este documento presenta una plataforma IoT metamórfica centrada en el borde (mIoT) que puede utilizar varios módulos de hardware a través de la reconfiguración parcial bajo demanda, a pesar de los recursos de hardware limitados de los dispositivos de borde. Además, este documento presenta un procesador IoT metamórfico basado en RISC-V (mIoTP) con módulos periféricos reconfigurables. Experimentamos para demostrar que la estructura propuesta puede reducir el acceso al servidor de los bordes y puede aplicarse a un sistema IoT a gran escala. Los experimentos se realizaron en un entorno de borde único y un entorno a gran escala que combina un borde físico y 99 bordes virtuales. Según los resultados experimentales, la plataforma mIoT centrada en el borde que ejecuta el algoritmo de predicción de reconfiguración en el borde pudo reducir el número de accesos al servidor hasta un 82,2% en comparación con nuestro estudio anterior en el que el proceso de predicción se ejecutó en el servidor. Además, confirmamos que no hay un costo adicional de tiempo de reconfiguración incluso para los grandes sistemas de IoT.