Edge computing, which is computing on the edge of the network, is becoming a market value as a means of overcoming the fear of communication disconnection and delay reduction, which are the technical weaknesses of cloud computing. Edge computing is continuously expanding applications in various applications such as safety industry, smart factories, autonomous vehicles, mobile communications, and AR/VR. Looking at edge computing trends from Microsoft, IBM, HPE, and Dell EMC, current edge computing must be understood as an integral binding technology and not as a simple complement to the cloud. This paper examines market trends in edge computing and analyzes the impact of edge computing on major related industries.
Edge computing architecture has effectively alleviated the computing pressure on cloud platforms, reduced network bandwidth consumption, and improved the quality of service for user experience; however, it has also introduced new security issues. Existing anomaly detection methods in big data scenarios with cloud-edge computing collaboration face several challenges, such as sample imbalance, difficulty in dealing with complex network traffic attacks, and difficulty in effectively training large-scale data or overly complex deep-learning network models. A lightweight deep-learning model was proposed to address these challenges. First, normalization on the user side was used to preprocess the traffic data. On the edge side, a trained Wasserstein generative adversarial network (WGAN) was used to supplement the data samples, which effectively alleviates the imbalance issue of a few types of samples while occupying a small amount of edge-computing resources. Finally, a trained lightweight deep learning network model is deployed on the edge side, and the preprocessed and expanded local data are used to fine-tune the trained model. This ensures that the data of each edge node are more consistent with the local characteristics, effectively improving the system's detection ability. In the designed lightweight deep learning network model, two sets of convolutional pooling layers of convolutional neural networks (CNN) were used to extract spatial features. The bidirectional long short-term memory network (BiLSTM) was used to collect time sequence features, and the weight of traffic features was adjusted through the attention mechanism, improving the model's ability to identify abnormal traffic features. The proposed model was experimentally demonstrated using the NSL-KDD, UNSW-NB15, and CIC-ISD2018 datasets. The accuracies of the proposed model on the three datasets were as high as 0.974, 0.925, and 0.953, respectively, showing superior accuracy to other comparative models. The proposed lightweight deep learning network model has good application prospects for anomaly traffic detection in cloud-edge collaborative computing architectures.
Rasheed, Arslan;Chong, Peter Han Joo;Ho, Ivan Wang-Hei;Li, Xue Jun;Liu, William
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.13
no.10
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pp.4849-4864
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2019
Modern applications such as augmented reality, connected vehicles, video streaming and gaming have stringent requirements on latency, bandwidth and computation resources. The explosion in data generation by mobile devices has further exacerbated the situation. Mobile Edge Computing (MEC) is a recent addition to the edge computing paradigm that amalgamates the cloud computing capabilities with cellular communications. The concept of MEC is to relocate the cloud capabilities to the edge of the network for yielding ultra-low latency, high computation, high bandwidth, low burden on the core network, enhanced quality of experience (QoE), and efficient resource utilization. In this paper, we provide a comprehensive overview on different traits of MEC including its use cases, architecture, computation offloading, security, economic aspects, research challenges, and potential future directions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.15
no.6
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pp.2282-2303
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2021
To solve the problems of heavy computing load and system transmission pressure in energy internet (EI), we establish a three-tier cloud-edge integrated EI network based on a cloud-edge collaborative computing to achieve the tradeoff between energy consumption and the system delay. A joint optimization problem for resource allocation and task offloading in the threetier cloud-edge integrated EI network is formulated to minimize the total system cost under the constraints of the task scheduling binary variables of each sensor node, the maximum uplink transmit power of each sensor node, the limited computation capability of the sensor node and the maximum computation resource of each edge server, which is a Mixed Integer Non-linear Programming (MINLP) problem. To solve the problem, we propose a joint task offloading and resource allocation algorithm (JTOARA), which is decomposed into three subproblems including the uplink transmission power allocation sub-problem, the computation resource allocation sub-problem, and the offloading scheme selection subproblem. Then, the power allocation of each sensor node is achieved by bisection search algorithm, which has a fast convergence. While the computation resource allocation is derived by line optimization method and convex optimization theory. Finally, to achieve the optimal task offloading, we propose a cloud-edge collaborative computation offloading schemes based on game theory and prove the existence of Nash Equilibrium. The simulation results demonstrate that our proposed algorithm can improve output performance as comparing with the conventional algorithms, and its performance is close to the that of the enumerative algorithm.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.15
no.6
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pp.299-305
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2020
We have developed a scheduler that additionally consider network performance by extending the Kubernetes developed to manage lots of containers in cloud computing nodes. The network delay adapt characteristics of the compute nodes were learned during server operation and the learned results were utilized to develop placement algorithm by considering the existing measurement units, CPU, memory, and volume together, and it was confirmed that the low delay network service was provided through placement algorithm.
In edge computing, most procedures, including data collection, data processing, and service provision, are handled at edge nodes and not in the central cloud. This decreases the processing burden on the central cloud, enabling fast responses to end-device service requests in addition to reducing bandwidth consumption. However, edge nodes have restricted computing, storage, and energy resources to support computation-intensive tasks such as processing deep neural network (DNN) inference. In this study, we analyze the effect of models with single and multiple local exits on DNN inference in an edge-computing environment. Our test results show that a single-exit model performs better with respect to the number of local exited samples, inference accuracy, and inference latency than a multi-exit model at all exit points. These results signify that higher accuracy can be achieved with less computation when a single-exit model is adopted. In edge computing infrastructure, it is therefore more efficient to adopt a DNN model with only one or a few exit points to provide a fast and reliable inference service.
With the evolution of the Internet of Things (IoT), a computing paradigm shift from cloud to edge computing is rapidly taking place to effectively manage the rapidly increasing volume of data generated by various IoT devices. Edge computing is computing that occurs at or near the physical location of a user or data source. Placing computing services closer to these locations allows users to benefit from faster and more reliable services, and enterprises can take advantage of the flexibility of hybrid cloud computing. This paper describes the concept and main benefits of edge computing and presents the trends and future prospects for edge computing technology.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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v.9
no.4
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pp.59-66
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2017
Cloud computing has evolved into a core computing infrastructure for the internet that encompasses content, as well as communications, applications and commerce. By providing powerful computing and communications capabilities in the palm of the hand everywhere with a variety of smart devices, mobile applications such as virtual reality, sensing and navigation have emerged and radically changed the patterns people live. The data that is generated is getting bigger. Cloud computing, on the other hand, has problems with system load and speed due to the collection, processing and control of remote data. To solve this problem, fog computing has been proposed in which data is collected and processed at an edge. In this paper, we propose a system that dynamically selects a fog server that acts as a cloud in the edge. It serves as a mediator in the cloud, and provides information on the services and systems belonging to the cloud to the mobile device so that the mobile device can act as a fog. When the role of the fog system is complete, we provide it to the cloud to virtualize the fog. The heterogeneous problem of data of mobile nodes can be solved by using mDBaaS (Mobile DataBase as a Service) and we propose a system design method for this.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.12
no.9
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pp.399-406
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2023
Cloud computing has been evolved to support edge computing architecture that combines fog management layer with edge servers. The main reason why it is received much attention is low communication latency for real-time IoT applications. At the same time, various cloud task scheduling techniques based on artificial intelligence have been proposed. Artificial intelligence-based cloud task scheduling techniques show better performance in comparison to existing methods, but it has relatively high scheduling time. In this paper, we propose a deep learning-based dynamic scheduling with multi-agents supporting scalability in edge computing environments. The proposed method shows low scheduling time than previous artificial intelligence-based scheduling techniques. To show the effectiveness of the proposed method, we compare the performance between previous and proposed methods in a scalable experimental environment. The results show that our method supports real-time IoT applications with low scheduling time, and shows better performance in terms of the number of completed cloud tasks in a scalable experimental environment.
Recently, due to the increase in the use of Internet of Things (IoT) devices, the amount of data transmitted and processed to cloud computing servers has increased rapidly. As a result, network problems (delay, server overload and security threats) are emerging. In particular, edge computing with lower computational capabilities than cloud computing requires a lightweight authentication algorithm that can easily authenticate numerous IoT devices.In this paper, we proposed a key-agreement protocol of a lightweight algorithm that guarantees anonymity and forward and backward secrecy between IoT and edge devices. and the proposed algorithm is stable in MITM and replay attacks for edge device and IoT. As a result of comparing and analyzing the proposed key-agreement protocol with previous studies, it was shown that a lightweight protocol that can be efficiently used in IoT and edge devices.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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