• 한국차세대컴퓨팅학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.60-71
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• 2019

스마트팜이나 스마트시티와 같은 IoT 시스템이 보편화되면, 많은 센서 노드들로부터 수집된 대량의 데이터가 인터넷 내 서버로 전송되기 때문에 네트워크 트래픽 폭증, 전달 지연, 서버 부하증가 문제가 발생한다. 이러한 문제를 완화하기 위해 IoT 시스템과 서버와 사이에 데이터를 저장하는 포그 컴퓨팅 개념이 제안된 바 있다. 본 연구에서는 포그 노드의 소프트웨어 플랫폼을 구현하여 스마트팜(smart farm) 시험 구현물에 적용해 봄으로써, 포그 노드를 사용하는 경우 위에서 나열된 문제를 해결할 수 있음을 확인하였다. 포그 노드 플랫폼을 이용했을 때 IoT 장치를 제어하는데 걸리는 시간이 기존 IoT-서버 방식보다 더 낮아지는 것을 확인하였으며, 인터넷 내부 트래픽 폭증, 부하 증가 문제를 해결할 수 있음을 확인하였다. 또한 포그 노드의 기본 기능인 IoT 데이터 저장뿐만 아니라, 실시간 원격제어, 긴급 알림, 데이터 시각화의 기능을 본 논문의 포그 노드에 구현해 봄으로써 보다 지능적인 IoT 제어가 가능함을 보였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2016년도 춘계학술대회
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• pp.348-351
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• 2016

최근 IoT 환경에서 많은 디바이스들의 등장과 더불어 특정 사용자만 접근 가능한 보호된 네트워크가 필요하게 되었다. IoT 네트워크 환경에 OAuth 프로토콜을 적용하여 인증하게 되면 보다 쉽게 네트워크 인증 체계를 구축할 수 있으나 OAuth는 공격자가 Token을 가로채게 되면 쉽게 공격에 노출되는 단점이 있어 2차 인증이 필수적이라고 할 수 있다. 궁극적인 IoT는 Fog Computing이 필수적이다. Fog Computing은 Cloud를 확장시켜 network Core에서 뿐만 아니라 Edge에서도 Computing이 가능하게 하고, node간의 통신을 가능하게 하는 플랫폼이다. Fog Computing의 장점으로는 Location awareness나 Support for mobility 등을 들 수 있다. Fog Computing내에서 사용할 인증이 이런 Fog Computing의 장점을 살린다면, 더 IoT에 걸맞은 인증을 할 수 있을 것이다. 이에 2차 인증에 기존의 인증서나 id/password, 또는 group key같은 번거로운 것을 이용하지 않고 Cyber-Physical-Social System을 사용한다면 user의 편리성을 더 증가시킬 수 있을 것이다. 본 연구에서는 Cyber-Physical-Social System기반의 인증에 관한 연구를 진행하려 한다.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제6권3호
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• pp.39-44
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• 2020

본 논문은 SDN 기반 네트워크에서 fog computing 서비스의 이동성을 제안하고자 한다. Fog computing 아키텍처는 컴퓨팅 및 배터리 자원의 제약이 있는 IoT(Internet of Things) 기기들에게 테스크 오프로딩을 가능하게 함으로써 IoT의 저지연/고성능 서비스를 위한 방안으로 연구되고 있다. 하지만 fog computing 아키텍처에서는 고정된 IoT 기기 뿐만 아니라 이동하는 IoT 기기도 서비스 대상 단말로 고려되어야 하기 때문에 이러한 기기의 이동성을 고려한 오프로딩 방안이 필요하다. 특히 저지연 응답 시간을 요구하는 IoT 서비스의 경우, 오프로딩 이후 단말이 이동했을 때 새로운 fog computing 노드와의 새로운 통신 연결 및 테스크 오프로딩 과정을 다시 수행해야 하기 때문에 지연시간이 발생하여 사용자의 QoS(Quality of Service) 저하가 발생할 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 단말의 이동성을 고려하여 테스크 또는 테스크의 결과를 이동 후의 fog computing 노드로 미리 migration 시키고 데이터 전송을 위한 rule 또한 미리 배치시킴으로써 통신 지연 및 서비스 복구 지연 시간을 줄일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.51-57
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• 2021

In this paper, we propose a task distribution scheme in fog computing environment considering opportunistic fog computing nodes. As latency is one of the important performance metric for IoT(Internet of Things) applications, there have been lots of researches on the fog computing system. However, since the load can be concentrated to the specific fog computing nodes due to the spatial and temporal IoT characteristics, the load distribution should be considered to prevent the performance degradation. Therefore, this paper proposes a task distribution scheme which considers the static as well as opportunistic fog computing nodes according to their mobility feature. Especially, based on the task requirements, the proposed scheme supports the delay sensitive task processing at the static fog node and delay in-sensitive tasks by means of the opportunistic fog nodes for the task distribution. Based on the performance evaluation, the proposed scheme shows low service response time compared to the conventional schemes.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.789-795
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• 2021

In order to provide useful Internet of Things (IoT) services, the locations of IoT devices should be well managed. However, frequent location updates of lots of IoT devices result in signaling overhead in networks. To solve this problem, this paper utilizes the opportunistic fog node (OFN) which is opportunistically available according to the mobility to perform the location updates as a representative of IoT devices. Therefore, the location updates through OFN can reduce the signaling loads of networks. To show the performance of the proposed scheme, we develop an analytic model for the opportunistic location update offloading probability that the location update can be offloaded to OFN from the IoT device. Then, the extensive simulation results are given to validate the analytic model and to assess the performance of the proposed scheme in terms of the opportunistic location update offloading probability.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제24권8호
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• pp.1101-1113
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• 2021

The rapid growth of sense-and-respond applications and the emerging cloud computing model present a new challenge: providing publish/subscribe middleware as a scalable and elastic cloud service. The publish/subscribe interaction model is a promising solution for scalable data dissemination over wide-area networks. In addition, there have been some work on the publish/subscribe messaging paradigm that guarantees reliability and availability in the face of node and link failures. These publish/subscribe systems are commonly used in information-centric networks and edge-fog-cloud infrastructures for IoT. The IoT has an edge-fog cloud infrastructure to efficiently process massive amounts of sensing data collected from the surrounding environment. In this paper. we propose a quorum-based hierarchical fault-tolerant publish/subscribe systems (QHFPS) to enable reliable delivery of messages in the presence of link and node failures. The QHFPS efficiently distributes IoT messages to the publish/subscribe brokers in fog overlay layers on the basis of proposing extended stepped grid (xS-grid) quorum for providing tolerance when faced with node failures and network partitions. We evaluate the performance of QHFPS in three aspects: number of transmitted Pub/Sub messages, average subscription delay, and subscritpion delivery rate with an analytical model.

• Journal of Information Processing Systems
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• 제15권2호
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• pp.440-448
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• 2019

The Internet of Things (IoT) is one of the main enablers for situation awareness needed in accomplishing smart cities. IoT devices, especially for monitoring purposes, have stringent timing requirements which may not be met by cloud computing. This deficiency of cloud computing can be overcome by fog computing for which fog nodes are placed close to IoT devices. Because of low capabilities of fog nodes compared to cloud data centers, fog nodes may not be deployed with all the services required by IoT devices. Thus, in this article, we focus on the issue of fog service placement and present the recent research trends in this issue. Most of the literature on fog service placement deals with determining an appropriate fog node satisfying the various requirements like delay from the perspective of one or more service requests. In this article, we aim to effectively place fog services in accordance with the pre-obtained service demands, which may have been collected during the prior time interval, instead of on-demand service placement for one or more service requests. The concept of the logical fog network is newly presented for the sake of the scalability of fog service placement in a large-scale smart city. The logical fog network is formed in a tree topology rooted at the cloud data center. Based on the logical fog network, a service placement approach is proposed so that services can be placed on fog nodes in a resource-effective way.

• 한국정보처리학회:학술대회논문집
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• 한국정보처리학회 2021년도 추계학술발표대회
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• pp.128-130
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• 2021

Smart cities collect data from thousands of IoT-based sensor devices for intelligent application-based services. Centralized cloud servers support application tasks with higher computation resources but introduce network latency. Fog layer-based data centers bring data processing at the edge, but fewer available computation resources and poor task allocation strategy prevent real-time data analysis. In this paper, tasks generated from devices are distributed as high resource and low resource intensity tasks. The novelty of this research lies in deploying a virtual node assigned to each cluster of IoT sensor machines serving a joint application. The node allocates tasks based on the task intensity to either cloud-computing or fog computing resources. The proposed Task Allocation Strategy provides seamless allocation of jobs based on process requirements.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권1호
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• pp.35-57
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• 2021

Fog computing aims to provide the solution of bandwidth, network latency and energy consumption problems of cloud computing. Likewise, management of data generated by healthcare IoT devices is one of the significant applications of fog computing. Huge amount of data is being generated by healthcare IoT devices and such types of data is required to be managed efficiently, with low latency, without failure, and with minimum energy consumption and low cost. Failures of task or node can cause more latency, maximum energy consumption and high cost. Thus, a failure free, cost efficient, and energy aware management and scheduling scheme for data generated by healthcare IoT devices not only improves the performance of the system but also saves the precious lives of patients because of due to minimum latency and provision of fault tolerance. Therefore, to address all such challenges with regard to data management and fault tolerance, we have presented a Fault Tolerant Data management (FTDM) scheme for healthcare IoT in fog computing. In FTDM, the data generated by healthcare IoT devices is efficiently organized and managed through well-defined components and steps. A two way fault-tolerant mechanism i.e., task-based fault-tolerance and node-based fault-tolerance, is provided in FTDM through which failure of tasks and nodes are managed. The paper considers energy consumption, execution cost, network usage, latency, and execution time as performance evaluation parameters. The simulation results show significantly improvements which are performed using iFogSim. Further, the simulation results show that the proposed FTDM strategy reduces energy consumption 3.97%, execution cost 5.09%, network usage 25.88%, latency 44.15% and execution time 48.89% as compared with existing Greedy Knapsack Scheduling (GKS) strategy. Moreover, it is worthwhile to mention that sometimes the patients are required to be treated remotely due to non-availability of facilities or due to some infectious diseases such as COVID-19. Thus, in such circumstances, the proposed strategy is significantly efficient.

• 사물인터넷융복합논문지
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• 제6권4호
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• pp.89-92
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• 2020

다양한 IoT(Internet of Things) 서비스들이 등장하면서 IoT 기기의 테스크를 오프로딩 시키는 연구가 진행되었다. 기존에는 클라우드 컴퓨팅을 통한 오프로딩이 고려되었지만 서비스 응답 지연 및 코어 네트워크의 부하 등의 이슈로 인해 IoT 기기 근처에서 오프로딩을 지원하는 포그 컴퓨팅 개념이 도입되었다. 하지만 포그 컴퓨팅 환경에서도 서비스 대상 IoT 기기가 증가하게 되면 클라우드 환경과 마찬가지로 부하 집중 문제로 인해 서비스 응답 지연이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 자동차, 드론 등 IoT 기기 근처에 존재하는 컴퓨팅 가능 노드들을 통해 오프로딩을 수행하는 개념인 기회적 포그 컴퓨팅이 등장하였다. 기존의 포그 및 기회적 포그 컴퓨팅 노드들을 활용한 오프로딩 연구들은 서비스의 요청이 있을 때 가용한 노드를 통해 오프로딩을 수행한다. 기존의 연구 방법대로 오프로딩을 수행한다면 기회적 포그 컴퓨팅 노드가 가용할 때에 발생된 요청들만 해당 노드들로 오프로딩이 가능하다. 하지만 서비스의 응답 지연 요구사항만 만족시킨다면 즉시적으로 요청을 처리할 필요가 없고 최대한 많은 테스크를 기회적 포그 컴퓨팅 노드로 오프로딩 시키는 것이 부하 분산에 용이하다. 그러므로 본 논문에서는 오프로딩 타이머를 기반으로 서비스 응답 지연 요구사항을 만족시키면서 최대한 기회적 포그 컴퓨팅 노드들을 통해 오프로딩 시킬 수 있는 지연된 오프로딩 방법을 제안하고자 한다.