As the future Internet paradigm shifts to the Internet of Things (IoT), we have seen an increase in the number of things connected to the Internet over the past few years. Things are generating tremendous data used by a variety of services for user convenience. In the foreseeable future, users will be able to receive IoT services with high quality in real time via a nearby edge of wireless networks. In line with this change, this dissertation addresses an edge-centric IoT service provisioning architecture with reliable communication over wireless mesh networks (WMNs) by dividing it into three parts; discovery, service provisioning, and interaction parts.
From the discovery aspect, this dissertation addresses the ID-based service and data discovery system. The system defines and breakthroughs the challenges of the existing GS1 object name service (ONS) and discovery service (DS) standards based on globally distributed architecture. For evaluation, performance was measured with the experimental test-bed and the experimental results showed the system provides reasonable performance for operation in the real environment.
From the service provisioning aspect, this dissertation proposes the on-demand service provisioning edge (OSPE) framework. To overcome the challenge of legacy edges inappropriate to edge computing, it defines the edge requirements, namely, horizontal integration, on-demand service provisioning, user mobility, and resource efficiency, and OSPE framework is designed considering these requirements. For evaluation, performance was measured with the experimental test-bed and the experimental results showed it satisfies the defined edge requirements and is feasible for edge computing.
From the interaction aspect, this dissertation proposes the traffic-aware stateless multipath routing (TSMR) for fault-tolerance in WMNs constructed by the edge. TSMR dynamically selects the local optimal path according to traffic flow and link loss, improving reliability. For evaluation, a simulation was carried out on NS-2, and the simulation results showed TSMR provides reliable routing with low cost despite multipath routing.
인터넷 패러다임이 사물 인터넷으로 옮겨 가면서 지난 몇 년 동안 우리는 인터넷에 연결된 사물들의 수가 급격하게 증가하는 것을 보아 왔다. 사물로부터 생산된 무수히 많은 데이터들은 다양한 서비스에서 활용되고 있으며, 가까운 미래에는 사용자 인근의 무선네트워크 에지를 통해 고품질의 사물 인터넷 서비스를 실시간으로 제공받을 수 있을 것이다. 이러한 변화에 맞춰, 본 논문은 무선 메쉬 네트워크에서의 안정적인 통신을 고려한 에지 중심 사물 인터넷 서비스 프로비저닝 아키텍처를 발견, 서비스 프로비저닝, 통신 측면으로 나누어 제시한다.
발견 측면에서는 글로벌 식별자를 이용한 서비스 및 데이터 발견 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 글로벌 분산 아키텍처 기반의 GS1 객체 이름 서비스(ONS) 및 발견 서비스(DS) 표준의 문제를 정의하고 이를 개선한다. 테스트 베드 기반의 성능 측정 결과, 제안하는 시스템의 실제 환경에서의 실현 가능성을 검증할 수 있었다.
서비스 프로비저닝 측면에서는 주문형 서비스 프로비저닝 에지(OSPE) 프레임워크를 제안한다. 에지 컴퓨팅에 적합하지 않은 레거시 에지의 문제를 극복하기 위해 필수적인 에지 요구사항들을 정의하고 이를 고려하여 OSPE 프레임워크를 설계한다. 테스트 베드 기반의 성능평가를 통해 OSPE 프레임워크가 에지 요구 사항을 만족시키고 에지 컴퓨팅에 적합함을 보였다.
통신 측면에서는 에지에 의해 구성된 IEEE 802.15.4 무선 메쉬 네트워크에서 내결함성이 강한 트래픽 인식 상태 비본존형 다중 경로 라우팅(TSMR)을 제안한다. TSMR은 트래픽 흐름 및 링크 손실에 따라 로컬 최적 경로를 동적으로 선택함으로써 네트워크 안정성을 높인다. NS-2를 이용해 시뮬레이션을 수행한 결과, TSMR은 다중 경로 라우팅임에도 불구하고 저비용으로 안정적인 라우팅을 제공하였다.
