Published June 28, 2021
| Version v1
Publication
Open
ioFog: Prediction-based Fog Computing Architecture for Offline IoT
- 1. Indian Institute of Information Technology Guwahati
- 2. Indian Institute of Technology Kharagpur
Description
Due to the multi-hop, long-distance, and wireless backbone connectivity, provisioning critical and diverse services face challenges such as low latency and reliability. This paper proposes ioFog, an offline fog architecture for achieving reliability and low latency in a large backbone network. Our solution uses a Markov chain-based task prediction model to offer dynamic service requirements with minimal dependency on the Internet. The proposed architecture considers a central Fog Controller (FC) to (i) provide a global status view and (ii) predict the type of tasks at the Fog Nodes for intelligent offloading decisions. The FC also has the current status of the existing fog nodes in terms of their processing and storage capabilities. Accordingly, it can schedule the possible future offline computations and task allocations. ioFog considers the requirements of individual IoT applications and enables improved fog computing decisions. As compared to the existing offline IoT solutions, ioFog reduces service time significantly and service delivery ratio up to 23%, compared to the existing relevant architectures.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
نظرًا لاتصال العمود الفقري متعدد القفزات والمسافات الطويلة واللاسلكية، يواجه توفير الخدمات الحرجة والمتنوعة تحديات مثل الكمون المنخفض والموثوقية. تقترح هذه الورقة ioFog، وهي بنية ضباب غير متصلة بالإنترنت لتحقيق الموثوقية والكمون المنخفض في شبكة أساسية كبيرة. يستخدم حلنا نموذج التنبؤ بالمهام القائم على سلسلة ماركوف لتقديم متطلبات الخدمة الديناميكية مع الحد الأدنى من الاعتماد على الإنترنت. تعتبر البنية المقترحة وحدة تحكم مركزية في الضباب (FC) من أجل (1) توفير عرض عالمي للحالة و (2) التنبؤ بنوع المهام في عقد الضباب لاتخاذ قرارات تفريغ ذكية. يتمتع المراقب المالي أيضًا بالحالة الحالية لعقد الضباب الحالية من حيث قدرات المعالجة والتخزين الخاصة بها. وفقًا لذلك، يمكنه جدولة الحسابات المستقبلية المحتملة دون اتصال وتخصيصات المهام. يأخذ ioFog في الاعتبار متطلبات تطبيقات إنترنت الأشياء الفردية ويمكّن من تحسين قرارات حوسبة الضباب. بالمقارنة مع حلول إنترنت الأشياء الحالية غير المتصلة بالإنترنت، يقلل ioFog من وقت الخدمة بشكل كبير ونسبة تقديم الخدمة تصل إلى 23 ٪، مقارنة بالبنى الحالية ذات الصلة.Translated Description (French)
En raison de la connectivité dorsale multi-saut, longue distance et sans fil, le provisionnement de services critiques et diversifiés est confronté à des défis tels que la faible latence et la fiabilité. Cet article propose ioFog, une architecture de brouillard hors ligne pour atteindre la fiabilité et une faible latence dans un grand réseau fédérateur. Notre solution utilise un modèle de prédiction des tâches basé sur la chaîne de Markov pour offrir des exigences de service dynamiques avec une dépendance minimale à Internet. L'architecture proposée considère un contrôleur de brouillard (FC) central pour (i) fournir une vue d'état globale et (ii) prédire le type de tâches au niveau des nœuds de brouillard pour des décisions de déchargement intelligentes. Le FC a également l'état actuel des nœuds Fog existants en termes de capacités de traitement et de stockage. En conséquence, il peut planifier les futurs calculs hors ligne et les attributions de tâches. ioFog prend en compte les exigences des applications IoT individuelles et permet d'améliorer les décisions informatiques dans le brouillard. Par rapport aux solutions IoT hors ligne existantes, ioFog réduit considérablement le temps de service et le taux de prestation de services jusqu'à 23 %, par rapport aux architectures pertinentes existantes.Translated Description (Spanish)
Debido a la conectividad troncal multisalto, de larga distancia e inalámbrica, el aprovisionamiento de servicios críticos y diversos se enfrenta a desafíos como la baja latencia y la fiabilidad. Este documento propone ioFog, una arquitectura de niebla fuera de línea para lograr confiabilidad y baja latencia en una gran red troncal. Nuestra solución utiliza un modelo de predicción de tareas basado en cadenas de Markov para ofrecer requisitos de servicio dinámicos con una dependencia mínima de Internet. La arquitectura propuesta considera un Controlador de Niebla (FC) central para (i) proporcionar una vista de estado global y (ii) predecir el tipo de tareas en los Nodos de Niebla para decisiones de descarga inteligentes. El FC también tiene el estado actual de los nodos Fog existentes en términos de sus capacidades de procesamiento y almacenamiento. En consecuencia, puede programar los posibles cálculos futuros fuera de línea y las asignaciones de tareas. ioFog considera los requisitos de las aplicaciones individuales de IoT y permite mejorar las decisiones de computación en niebla. En comparación con las soluciones de IoT fuera de línea existentes, ioFog reduce significativamente el tiempo de servicio y la tasa de prestación de servicios hasta un 23%, en comparación con las arquitecturas relevantes existentes.Files
29146146.pdf.pdf
Files
(636.3 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:5d43a0fb5e5cc741a2fefa345af92666
|
636.3 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- ioFog: بنية حوسبة الضباب القائمة على التنبؤ لإنترنت الأشياء غير المتصلة بالإنترنت
- Translated title (French)
- ioFog : architecture de calcul de brouillard basée sur des prédictions pour l'IdO hors ligne
- Translated title (Spanish)
- ioFog: Arquitectura de computación en la niebla basada en predicciones para IoT sin conexión
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3191040608
- DOI
- 10.1109/iwcmc51323.2021.9498796
References
- https://openalex.org/W2414114959
- https://openalex.org/W2769343217
- https://openalex.org/W2790257945
- https://openalex.org/W2899776773
- https://openalex.org/W2901770415
- https://openalex.org/W2903798343
- https://openalex.org/W2905538952
- https://openalex.org/W2922585446
- https://openalex.org/W2938094712
- https://openalex.org/W2946056356
- https://openalex.org/W2980048925
- https://openalex.org/W2981879133
- https://openalex.org/W2989178978
- https://openalex.org/W2999627113
- https://openalex.org/W3008403241
- https://openalex.org/W3036702330
- https://openalex.org/W3042857242
- https://openalex.org/W3085175684