Un modelo de integración de computación en la nube y computación en la niebla para aplicaciones de IoT

Abstract

Aunque la computación en niebla resuelve algunos de los problemas que enfrenta la realización de algunas aplicaciones IoT o los sistemas ciberfísicos (CPS), los nodos de niebla pueden no ser capaces de cumplir con las restricciones de rendimiento, energía y latencia de las futuras aplicaciones IoT o CPS, a menos que la arquitectura de computación en niebla se adapte para satisfacer estos requisitos de aplicación. Esta adaptación es necesaria tanto a nivel del sistema como a nivel del nodo para la computación en niebla.En este trabajo se describe una arquitectura integrada de nube y niebla con IoT que permite un aumento en el rendimiento, eficiencia energética, reducción de latencia y escalabilidad para futuras aplicaciones IoT. Los nodos de niebla (por ejemplo, servidores de borde, ruters inteligentes, estaciones base) reciben solicitudes de proceso de cómputo de datos sensados de varios dispositivos IoT. Para mejorar el rendimiento, la eficiencia energética y la capacidad de respuesta en tiempo real de las aplicaciones, el diseño plantea una arquitectura de nodo de niebla reconfigurable que analiza las características de las aplicaciones y reconfigura los recursos arquitectónicos para satisfacer mejor las demandas de carga máxima. En particular se enfoca una capa reconfigurable de hardware, en la cual se utilizan dispositivos FPGAs para aportar características de resiliencia al hardware que requieren las aplicaciones de estos sistemas.

Although Fog computing solves some of the challenges faced by implementing some IoT applications or cyber-physical systems (CPS), Fog nodes may not be able to meet the performance, energy, and latency constraints of future IoT or CPS applications unless the Fog computing architecture is tailored to meet these application requirements. This adaptation is required at both the system and node levels for Fog computing.This paper describes an integrated cloud and fog architecture with IoT that enables increased performance, energy efficiency, reduced latency, and scalability for future IoT applications. Fog nodes (e.g., edge servers, smart routers, base stations) receive computing process requests for sensed data from various IoT devices. To improve application performance, energy efficiency, and real-time responsiveness, the design proposes a reconfigurable Fog node architecture that analyzes application characteristics and reconfigures architectural resources to better meet peak load demands. In particular, the focus is on a reconfigurable hardware layer, in which FPGA devices are used to provide the hardware resilience features required by the applications of these systems.