[EdgeCom-2020] Green computing for Internet of Things

논문 출처 : https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/9170949

Green computing for Internet of Things

M. Muniswamaiah, T. Agerwala and C. C. Tappert, "Green computing for Internet of Things," 2020 7th IEEE International Conference on Cyber Security and Cloud Computing (CSCloud)/2020 6th IEEE International Conference on Edge Computing and Scalable Cloud (EdgeCom), 2020, pp. 182-185, doi: 10.1109/CSCloud-EdgeCom49738.2020.00039.

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그린 컴퓨팅에 대해서 찾아보다가 마침 도메인도 IoT인 관련 논문을 찾았다. 아주 그림이 많고 짧은 논문이다. 

요약은 처음인데..이렇게라도 해야 논문을 좀 더 지루하지 않게 읽을 것 같아서 써본다.

구조는 논문과 동일한 구조로 장 정도만 따라가려고 함

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Abstract

요약을 요약해보자면, 점점 증가하는 IoT 서비스를 위해서 클라우드와 그에 따른 데이터 센터 등에서 많은 에너지 소비가 발생하는데, 이런 배경에서 그린 컴퓨팅은 '성능의 저하없이, IoT 기기에 의한 에너지 소비를 줄인다.'는 전략이라고 소개한다. 이 논문은 IoT를 위한 그린컴퓨팅의 중요 개념과 어려움, remediation을 분석하여 그린컴퓨팅을 다양한 관점에서 평가한다.

 

Intoduction

IoT는 서비스를 위해 모니터링하고, 프로세스를 결정하기 위해 다양한 스마트 객체들을 이종의 네트워크로 통합시킨다. 그러는 데에 컴퓨터 자원을 사용하는 대규모의 센서 데이터가 사용되는데, 그린 컴퓨팅은 이러한 컴퓨터자원을 사용하는 방법에 있어 좀 더 환경 친화적인 디자인과 여러 요소와 관련이 있다. 그린 컴퓨팅의 목표는 컴퓨팅 자원의 친환경적인 사용과 이것을 경제적으로 가능한 방법으로 하는 것이다. 기업 및 기관들의 디지털 전환이 증가하면서 IoT 기기는 나날이 증가하고 있으며 이는 전세계적으로 영향을 미친다.

 

Background

Green computing

그린 컴퓨팅은 자원의 사용과 설계를 환경 친화적이며 성능을 저하시키지 않고 유지하는 것이다. 컴퓨팅 자원은 재사용되고 이를 제조하는 회사는 더 적은 에너지를 사용하며 기본적으로 기기들이 손쉽게 생분해될 수 있어야 한다. 대부분의 IoT 디바이스는 에너지 효율적인 센서이며 이는 기업에 의해 이들 센서의 많은 사용을 초래해왔다. 데이터 센터는 이로인한 빅데이터를 위해 많은 자원을 제공해야 하는데, 클라우드 컴퓨팅은 여기서 저지연과 움직임이라는 특성을 충족하기 위한 기술적 어려움을 갖고 있다. 이를 해결하기 위해 등장한 것이 edge computing이다. edge computing은 cloud computing보다 더 나은 응답 속도와 실시간 서비스를 제공할 수 있다. 다시 한 번 그린 컴퓨팅은 성능과 에너지 소비 절감 두 요소를 모두 충족해야 한다. 컴퓨팅 자원은 더 에너지 효율적으로 발전하지만, 증가하는 디바이스로 인해 더 적은 에너지를 사용하고, 환경에 해로운 물질은 줄이는 등의 그린컴퓨팅 방법이 적용되어야 한다.

 

Internet of things

IoT 기술은 스마트 객체들(디바이스 등)의 상호 연결을 위해 인프라를 구축하는 것과 연관이 있으며, 사회와 기술의 영역에 영향을 미친다.

그린 컴퓨팅은 스마트 시티의 지속가능성을 위해 에너지의 소비를 절감하는 것에 집중한다. 

IoT 디바이스는 디바이스간의 정보교환을 위해 네트워크를 이용하는 센서 등의 기기들이다. IoT 디바이스들이 증가하여 네트워크를 통한 데이터전송이 많아지게되면 클라우드의 데이터 센터는 이를 처리하기 위해 많은 저장소와 컴퓨팅 자원을 사용해야한다. 또한 클라우드 컴퓨팅에서 빅데이터를 지원한다고 해도 데이터 지연은 피할 수 없다. 따라서 데이터 저지연 응답을 가능하게 하는 엣지컴퓨팅과 같은 분산 컴퓨팅의 필요가 증가한다. 

 

IoT applications은 통신을 위한 인터넷, 부착된 하드웨어, IoT 디바이스의 관리, 클라우드 컴퓨팅 등 다양한 영역에 걸쳐 있다. 레이어로 구분한 IoT의 아키텍처는 센서 등으로 구성된 perception layer와 기기간 데이터 전송을 위한 통신을 가능하게 하는 network layer, 처리된 내용을 보여주는 application layer로 구성된다. 또한 각 레이어의 에너지가 소비되는 요소를 에너지 소비량에 따라 분류한 표도 제시한다.

 

Cloud computing

클라우드 컴퓨팅과 함께 동반되는 데이터 센터는 탄소 배출을 초래했다. 이를 줄이기 위해 SW프로그램에 있어 하드웨어의 가상화 에너지 친화적인 strap등이 고안되어 왔다. 데이터 센터의 에너지 소비는 점점 더 증가할 것으로 보이며 데이터 센터에 그린 컴퓨팅을 적용하는 방법에 대해 다시 생각해봐야한다. 저자는 IoT환경에서 데이터가 어떤 식으로 수집되고 처리되고 분석되는지를 나타낸 그림을 첨부했다.

Edge-IoT

모바일 기기의 증가로 저지연 응답을 지원하는 MEC가 발전했다. MEC는 에너지의 사용을 줄이며 지연에 취약한 서비스를 지원한다. MEC로 인해 5G의 개발 또한 발전했다. 

 

다음 장부터 언급되는 것은 IoT에서 그린 컴퓨팅이 적용될 수 있는 영역들이며, 자율 주행 자동차, 스마트 시티, 기업 등이 있다.

그린 컴퓨팅으로 우리가 얻을 수 있는 것은 환경보호, 자원사용(생분해성 + 성능저하 없이), 엣지컴퓨팅의 장점인 low latency와 cost saving, 환경 보호와 관련된 규제들을 준수할 수 있다는 것이다.

그린 컴퓨팅 구현에 있어서 어려움은 사람들에 인식(낮은 관심), 그린 컴퓨팅을 위한 시설 비용, 성능 저하 등이 있다. 가능한 솔루션으로는 사람들의 인식 제고, 데이터 센터 개선(문제의 가장 큰 비중을 차지하므로), 가상화(자원의 효율적 사용), 자원의 재활용 등을 제시한다.