KR20190087169A - System and Methdo for Providing User Incentives in User Participatory Fog Computing Environment - Google Patents

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KR20190087169A KR1020180005620A KR20180005620A KR20190087169A KR 20190087169 A KR20190087169 A KR 20190087169A KR 1020180005620 A KR1020180005620 A KR 1020180005620A KR 20180005620 A KR20180005620 A KR 20180005620A KR 20190087169 A KR20190087169 A KR 20190087169A
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정상화
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a device for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment which provide an incentive in order to encourage a user to delegate a right to operate his or her device to a portal to build an efficient network infrastructure. The present invention comprises: a fog device registration management unit which supports the user to connect the fog device to the network and to register the fog device with the fog portal in order to provide a participation incentive paid for participation in infrastructure construction; a local network management unit which allows the fog portal to exchange information with an SDN controller to determine the local network to which the device is connected; an associated business search unit which searches for an Internet service provider (ISP) and cloud businesses associated with the network from a resource list thereof; and an incentive payment management unit which registers the user with a participation incentive payment target of the searched ISP and cloud businesses and distributes a participation incentive for operating expenses (OPEX) savings.

Description

사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법{System and Methdo for Providing User Incentives in User Participatory Fog Computing Environment}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a system and method for providing user incentives in a user participatory fog computing environment,

본 발명은 포그 컴퓨팅에 관한 것으로, 구체적으로 사용자에게 자신의 디바이스에 대한 운영권을 포털로 위임하도록 유도하기 위하여 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to fog computing, and more particularly, to providing a user incentive in a user participatory fog computing environment in which an efficient network infrastructure can be constructed by providing an incentive to induce a user to delegate a management right for his / Apparatus and method.

포그 컴퓨팅은 클라우드 컴퓨팅 환경에서 IoT(Internet of Things) 서비스가 동작할 때 발생할 수 있는 높은 지연, 컴퓨팅 및 트래픽 부하 집중, 위치 정보 고려 불가 등 다양한 문제를 해결하고자 제시된 새로운 컴퓨팅 모델이다.Fog Computing is a new computing model proposed to solve various problems such as high latency, compute and traffic load concentration that can occur when IoT (Internet of Things) service operates in cloud computing environment, and inability to consider location information.

이는 클라우드가 제공하던 컴퓨팅, 스토리지, 네트워크와 같은 이전 서비스들을 실제 사용자 또는 사물에 가까운 네트워크 엣지로 확장하는 개념으로, 즉, 클라우드 데이터센터가 담당하던 역할 중 일부를 라우터, 네트워크 스위치, Wi-Fi AP(Access Point), IoT GW(Gateway), 이동 통신 기지국 등 지리적으로 분산된 수많은 물리적 네트워크 장비에서 수행하는 것이다.This is a concept that extends the cloud's previous services like computing, storage and network to a network edge closer to the real user or thing-that is, some of the roles that cloud data centers play in the router, network switch, Wi-Fi AP (Access Point), IoT GW (Gateway), mobile communication base station, and so on.

따라서, 포그 컴퓨팅을 적용할 시 클라우드 기반의 모든 장점을 취하면서도 자연스럽게 네트워크 서비스의 응답시간을 감소시키고 실시간 서비스 지원이 가능해지며 위치/지리적 특성을 반영한 서비스 제공이 가능해진다.Therefore, when applying fog computing, it can naturally reduce the response time of network service while realizing all advantages of cloud-based, real-time service support, and provide service reflecting location / geographical characteristics.

예를 들어, 자율 주행 차량 등에 탑재되는 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)는 인근의 트래픽 정보 또는 공사/사고 등의 이벤트를 인접한 포그 장치로부터 신속하게 수신하여 활용할 수 있다.For example, ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) installed in an autonomous driving vehicle can quickly receive nearby traffic information or events such as construction / accident from nearby fog devices and utilize them.

차량 유리창의 HUD(Head-Up Display)를 통해 증강현실 정보를 처리할 때에도, 입력되는 영상으로부터 사물 검색 및 특징 추출 등 컴퓨팅 리소스를 많이 요구하면서 동시에 지리적 특성을 활용해야 하는 동작 또한 인접한 포그 장치에 의해 처리될 수 있다.Even when augmented reality information is processed through a head-up display (HUD) of a vehicle window, an operation that requires a large amount of computing resources such as object search and feature extraction from an input image and at the same time utilization of geographical characteristics is performed by an adjacent fog device Lt; / RTI >

스마트시티의 재난 감시 서비스에서도, 특정 패턴의 발견은 클라우드 데이터 센터에서 지리적으로 광범위한 센서로부터의 데이터 수집을 통해 장기간에 걸쳐 수행될 수 있고, 패턴 매칭에 따른 액추에이터 동작과 같이 신속함이 요구되는 기능은 포그 디바이스에서 빠르게 수행되도록 구성될 수 있다.In Smart City's disaster monitoring services, the discovery of a specific pattern can be performed over a long period of time by collecting data from a wide range of geographically sensitive sensors in the cloud data center, and features that require rapidity, such as actuator operation, Lt; / RTI > can be configured to perform fast on a fog device.

포그 컴퓨팅은 여러 연구와 산업 분야에서 IoT를 포함한 수많은 네트워크 서비스의 품질 향상에 걸맞은 컴퓨팅 모델이라 인정받음에도 불구하고 아직 널리 사용되지 못하고 있다.Fog Computing is not yet widely used, despite being recognized as a computing model for the quality improvement of numerous network services, including IoT, in many research and industry sectors.

핵심 응용 서비스가 없는 것도, 필요성이 부족한 것도 아니지만 특성상 실현가능성 자체가 상당한 도전과제이기 때문이다.There is no lack of core application services or lack of necessity, but the feasibility of realization is a big challenge.

포그 컴퓨팅 인프라를 구축하기 위해서는 네트워크 장비들에서 데이터 처리 및 저장과 같은 기존 클라우드 서버의 역할이 수행되어야 하므로 기존 네트워크 장비의 펌웨어와 하드웨어의 교체가 필연적으로 야기된다.In order to construct a fog computing infrastructure, existing cloud servers such as data processing and storage in network devices must be performed, which inevitably necessitates replacement of firmware and hardware of existing network equipment.

또한, 포그 컴퓨팅은 엣지 네트워크 장비의 활용을 전제로 하므로 인터넷 서비스 제공자(Internet Service Provider, ISP), 무선 통신 사업자(Wireless Carrier), 스위치 제조사(Switch Vendor)가 단독 또는 협업의 형태로 인프라 구축의 주체가 될 수 있다.In addition, since fog computing is based on the use of edge network equipment, an Internet service provider (ISP), a wireless carrier, and a switch vendor may independently or collaboratively construct an infrastructure .

클라우드의 기능들을 엣지 네트워크로 확장한다는 측면에서는 클라우드 사업자가 실현 주체가 될 수 있고, 네트워크 서비스 자체의 기능 확장이라는 측면에서 바라본다면 네트워크 서비스 사업자가 직접 포그 컴퓨팅의 실현 주체가 될 수도 있다.In terms of expanding the functions of the cloud to the edge network, the cloud service provider can be the realization entity, and if viewed from the aspect of the expansion of the network service itself, the network service provider may become the realization of the fog computing directly.

하지만, 네트워크 인프라로서의 포그 컴퓨팅은 범용성을 가져야 한다.However, fog computing as a network infrastructure must be versatile.

즉, 네트워크 서비스 사업자가 포그 컴퓨팅 서비스를 제공하기 위해 목표 지역에 직접 포그 디바이스를 광범위하게 설치하는 것도, 인프라 사업자가 수익성이 보장되지 않는 곳에 포그 디바이스를 직접 설치하는 것도 실현 가능성이 낮고, 설치된 포그 디바이스들의 리소스 관리 주체가 명확하지 않다.In other words, it is not feasible for a network service provider to install a fog device directly in a target area in order to provide fog computing services, or to install a fog device directly in a place where an infrastructure provider is not guaranteed profitability, The resource management subjects of these are not clear.

대한민국 등록특허 제10-1574026호Korean Patent No. 10-1574026 대한민국 공개특허 제10-2015-0120555호Korean Patent Publication No. 10-2015-0120555 대한민국 공개특허 제10-2016-0080239호Korean Patent Publication No. 10-2016-0080239

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 포그 컴퓨팅 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 사용자에게 자신의 디바이스에 대한 운영권을 포털로 위임하도록 유도하기 위하여 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the problem of the conventional fog computing technology, the present invention provides an incentive for inducing a user to delegate the operating rights of his / her device to the portal, It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for providing user incentives in a computing environment.

본 발명은 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment in which an efficient network infrastructure can be constructed by providing participation incentives paid for participation in infrastructure construction.

본 발명은 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment in which an efficient network infrastructure can be constructed by providing a sharing incentive to be paid to a user sharing all resources other than those used by the user. There is a purpose.

본 발명은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자에게 인센티브를 제공하여 인프라 구축을 활성화하여 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능을 향상시킬 수 있도록 한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides an apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment in which incentives are provided to a user in a user participatory fog computing environment to enable infrastructure construction to improve performance through a fog computing service. There is a purpose.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치는 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하기 위하여, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부;포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부;해당 네트워크와 연관된 ISP(Internet Service Provider)와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색하는 연관 사업체 검색부;검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하고, OPEX(Operating Expenses) 절감분에 대한 참여 인센티브 분배를 하는 인센티브 지급 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, in an apparatus for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment according to the present invention, in order to provide a participation incentive paid in exchange for participating in infrastructure construction, a user connects a fog apparatus to a network A fog device registration management unit for supporting registration of the device in the fog portal, a local network management unit for allowing the fog portal to identify the local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller, an Internet service provider (ISP) An incentive payment management unit for registering a user in the incentive payment target of the searched ISP and the cloud businesses and distributing an incentive to participate in the OPEX (Operating Expenses) savings; Characterized by .

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치는 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하기 위하여, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부;포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부;해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달하는 디바이스 정보 전송부;해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 필요한지를 분석하는 포그 컨테이너 관리부;포그 컨테이너 관리부의 분석 결과에 따라 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 컨테이너 배치 프로세스를 수행하는 재배치 관리부;재배치 관리부의 컨테이너 배치 프로세스 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하는 인센티브 지급관리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the other object, in order to provide a sharing incentive for providing a user incentive to a user sharing all resources other than the user's incentive in a user participatory fog computing environment according to the present invention, A fog device registration management unit for supporting registration of the device in the fog portal after connecting the device to the network, a local network management unit for allowing the fog portal to identify the local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller, A fog container management unit for analyzing whether a fog container relocation is required in the network, a device information transmitting unit for transmitting information of a device connected to the manager, and a fog container managing unit for minimizing the amount of sharing incentives in the network It characterized in that it comprises a; relocation management to perform a batch process container; incentives for management share incentive pay, depending on the container placement process, the result of the relocation management.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법은 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하기 위하여, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하면, 포그 포털이 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하는 단계;해당 네트워크와 연관된 ISP와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색하는 단계;검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하는 단계;OPEX 절감분에 대한 참여 인센티브 분배 시 참여 사용자에게 참여 인센티브를 지급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for providing a user incentive in a user-participating fog computing environment, the method comprising: connecting a fog device to a network in order to provide an incentive to participate, Registering with the fog portal, the fog portal identifying the local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller, retrieving the ISP and the cloud business associated with the network from its resource list, A step of registering a user in an incentive payment target of businesses, and a step of providing an incentive for participating users to participate in an incentive for OPEX savings.

또 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법은 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하기 위하여, 사용자가 포그 장치를 등록하면 포그 포털은 로컬 네트워크를 파악하고, 해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달하는 단계;포그 매니저가 해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 필요한지를 분석하는 단계;포그 컨테이너 재배치가 필요하면, 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 컨테이너 배치 프로세스를 수행하고, 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for providing a user incentive in a user-participating fog computing environment, the method comprising the steps of: providing a sharing incentive to a user sharing all resources other than the user incentive; The fog portal recognizes the local network and transmits the information of the connected device to the fog manager responsible for the network, analyzing whether the fog manager needs to relocate the fog container in the network, and relocating the fog container , The container placement process is performed so as to minimize the amount of sharing incentives in the network, and a sharing incentive is paid according to the result.

이와 같은 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The apparatus and method for providing the user incentive in the user participatory fog computing environment according to the present invention have the following effects.

첫째, 사용자에게 자신의 디바이스에 대한 운영권을 포털로 위임하도록 유도하기 위하여 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한다.First, it provides an incentive to induce users to delegate the operating rights of their devices to the portal, thereby enabling efficient network infrastructure construction.

둘째, 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하고, 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하여 사용자들의 적극적인 참여로 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하다.Second, it provides incentives to participate in infrastructure construction, and provides incentives to share with users who share all resources other than what they use, so that users can actively participate in building effective network infrastructures .

셋째, 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자에게 인센티브를 제공하여 인프라 구축을 활성화하여 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.Third, it provides incentives to users in the user participatory fog computing environment, thereby enhancing the performance through the fog computing service by activating infrastructure construction.

도 1은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 아키텍처 개념을 나타낸 구성도
도 2는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅에서 인센티브 종류와 지급 근거를 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 참여 인센티브 지급을 위한 장치를 나타낸 구성도
도 4는 참여 인센티브 지급 절차를 나타낸 플로우 차트
도 5는 본 발명에 따른 공유 인센티브 지급을 위한 장치를 나타낸 구성도
도 6은 공유 인센티브 지급 절차를 나타낸 플로우 차트
1 is a block diagram illustrating the concept of a user participatory fog computing architecture
FIG. 2 is a diagram showing the types of incentives and the basis of payment in user participatory fog computing
3 is a block diagram illustrating an apparatus for providing incentive for participation according to the present invention;
Figure 4 is a flow chart illustrating a participating incentive payment procedure
5 is a block diagram illustrating an apparatus for sharing incentive payment according to the present invention.
6 is a flowchart showing a sharing incentive payment procedure

이하, 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of an apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The features and advantages of an apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment according to the present invention will be apparent from the following detailed description of each embodiment.

도 1은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 아키텍처 개념을 나타낸 구성도이고, 도 2는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅에서 인센티브 종류와 지급 근거를 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a concept of a user participatory fog computing architecture, and FIG. 2 is a block diagram illustrating an incentive type and a payment basis in a user participatory fog computing.

본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자에게 인센티브를 제공하여 인프라 구축을 활성화하여 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.An apparatus and method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment according to the present invention can provide an incentive to a user in a user participatory fog computing environment to enable infrastructure construction to improve performance through a fog computing service.

도 1은 포그 포털이라는 독립적 관리 개체를 기반으로 하는 중앙 집중식 포그 컴퓨팅 아키텍처를 나타낸 것이다.Figure 1 illustrates a centralized fog computing architecture based on an independent management entity called the Fog Portal.

사용자 참여형 아키텍처로 사용자(개인 또는 공공 시설 관리자)(100)는 직접 포그 디바이스를 구매하여 자신이 속한 로컬 네트워크(300)에 연결하고, 이 새롭게 연결한 포그 디바이스를 포그 포털(200)에 등록하는 방식으로 포그 컴퓨팅 인프라 구축 및 확장에 대한 CAPEX 분담 문제를 해결한다.The user (personal or public facility manager) 100 purchases the direct fog device and connects the local fog device to the local network 300 to which the user belongs, and registers the newly connected fog device to the fog portal 200 To solve the CAPEX sharing problem of building and expanding the fog computing infrastructure.

서비스 관리자가 서비스에 대한 포그 컨테이너를 특정 지역에 배치하겠다는 결정을 내리면, 그 지역의 로컬 네트워크 내에서 포그 컨테이너 배치 결정을 수행하는 포그 매니저가 해당 서비스의 요구 리소스와 현재 인프라의 리소스 등을 기반으로 컨테이너의 배치 위치를 결정한다.When a service manager decides to place a fog container for a service in a specific area, a fog manager that performs a fog container placement decision within the local network of the area determines the container Is determined.

인프라 구축에 참여한 사용자는 자신의 디바이스에 대한 운용권을 포그 포털 측에 위임함과 동시에 원하는 포그 컴퓨팅 기반 서비스(포그 서비스)를 선언할 수 있다.A user participating in the infrastructure construction can delegate the operation right of his / her device to the fog portal side and can declare the desired fog computing based service (fog service).

이러한 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 아키텍처에서, 포그 포털은 사용자가 포그 컴퓨팅 인프라에 참여하는 가장 궁극적인 목적이 자신이 주로 사용하는 서비스가 포그를 활용하여 성능이 향상되길 기대하는 것이라 가정한다.In this user participatory fog computing architecture, Fogg Portal assumes that the ultimate goal of users participating in the fog computing infrastructure is to expect the performance of their services to be improved using fog.

이 가정 하에서, 사용자는 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능 향상을 체감하기 위해, 또는 포그 컴퓨팅만을 기반으로 동작하는 서비스를 사용하기 위해 포그 디바이스를 구매하여 설치한다.Under this assumption, a user purchases and installs a fog device to experience a performance improvement through the fog computing service, or to use a service that operates only based on fog computing.

예를 들어, 개인 사용자는 자신의 집에서 스마트홈 서비스를 사용하기 위해 Wi-Fi AP나 스위치 형태의 포그 디바이스를 구매/설치하여 스마트홈 서비스를 선언할 수 있으며, 이때의 포그 디바이스는 네트워크를 제공함과 동시에 스마트홈 허브로서의 역할을 수행한다.For example, an individual user may declare a smart home service by purchasing / installing a Wi-Fi AP or switch-type fog device to use the smart home service in his or her home, and the fog device at this time provides the network And acts as a smart home hub at the same time.

이와 유사하게, 사용자는 높은 사양을 요구하는 스마트폰 3D 게임을 가정 내에서 원활하게 가동하기 위하여 포그 디바이스의 컴퓨팅 리소스를 임대할 수 있으며, 헬스케어, 원격진료, 영상 보안 서비스, 전력 측정 서비스의 운용 장비로서 포그 디바이스를 활용하게 된다.Similarly, users can lease the computing resources of Fogg devices to smoothly operate smartphone 3D games that require high specification, and also can operate the healthcare, telemedicine, video security service, power measurement service The device will utilize the fog device.

하지만 실질적으로 사용자가 포그 서비스를 받기 위해 참여한다는 가정만으로는 참여율을 높이는 데 한계가 있을 수 있다.However, there is a limit to increase the participation rate only if the user actually participates in receiving the fog service.

이와 같은 구축 모델에서는 인프라 사업자 또는 네트워크 서비스 제공자가 직접 포그 디바이스를 설치하여 운용하면서 포그 서비스를 제공할 수 있으며, 또한 만약 고급 사용자인 경우, 포그 포털에 등록하지 않고서도 자신의 집에 포그 디바이스를 설치하여 직접 포그 컨테이너 등을 운용할 수도 있다.In such a construction model, an infrastructure provider or a network service provider can provide fog services while installing and operating the fog devices directly. In addition, if the user is an advanced user, the fog device can be installed It is possible to operate the fog container directly.

이 경우들은 분명한 한계는 존재하지만 불가능성을 내포하진 않는다. 이러한 구축 모델과 비교하였을 때, 포그 포털이 리소스 중개 등의 역할을 수행하기 위하여 기존 디바이스에 대한 운영권을 획득한다면, 사용자로 하여금 자신의 디바이스가 예기치 않는 시점에 동작한다든지, 보안 위협에 노출된다든지, 또는 전력 사용량이 상당히 발생한다든지 등의 불필요한 동작 또는 불이익을 야기할 수 있으며, 이는 곧 참여율의 저하로 이어지게 된다.These cases have clear limits but do not imply impossibility. Compared with this construction model, if the fog portal acquires the operating rights to the existing device in order to perform the role of resource mediation, etc., it is possible for the user to operate the device at an unexpected time, Or a significant amount of power usage, etc., which may lead to a decrease in participation rate.

따라서, 사용자에게 자신의 디바이스에 대한 운영권을 포털로 위임하도록 유도하기 위해서는 적절한 인센티브가 지급되어야 한다. 즉, 인센티브는 사용자 참여 특성에 있어 필수불가결한 요소라 할 수 있다.Therefore, an appropriate incentive must be paid to induce the user to delegate the operating rights for his device to the portal. In other words, incentives are an indispensable component of user engagement.

본 발명은 이와 같은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자에게 인센티브를 제공하여 인프라 구축을 활성화하여 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능을 향상시키기 위한 것이다.The present invention is to improve performance through fog computing services by providing incentives to users in the user participatory fog computing environment to enable infrastructure construction.

포그 컴퓨팅은 다양한 사업자의 이해관계가 얽혀 있는 아키텍처이며, 따라서 인센티브 또한 마찬가지로 복잡한 관계를 형성할 수 있다.Fog computing is an intertwined architecture of various operators, so incentives can also create complex relationships.

도 2는 참여 사용자에게 지급되는 인센티브 종류를 나타낸다.Figure 2 shows the types of incentives paid to participating users.

지급 방법 및 기준은 누가, 왜, 무엇을 기준으로, 누구에게 인센티브를 지급하는가를 정의한다.The payment method and criteria define who, what, on what basis, and to whom the incentives are paid.

참여 사용자에게 지급되는 인센티브의 지급 주체는 참여하지 않은 사용자(Non-participating User, NU), 자신의 제공 리소스를 초과하여 사용한 참여 사용자(Excessive Participating User, EPU), 네트워크 인프라 사업자, 클라우드 사업자, 그리고 포그 포털이 될 수 있으며, 각각은 각 기준에 따라 인센티브를 지급한다.The incentive payers for participating users are non-participating users (NUs), Excessive Participating Users (EPUs), network infrastructure operators, cloud operators, and fog It can be a portal, each of which pays an incentive according to each criterion.

인센티브 종류는 참여 인센티브와 공유 인센티브로 분류할 수 있다.Types of incentives can be classified as participation incentives and shared incentives.

참여 인센티브란 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 인센티브를 의미한다. Participation incentives are incentives that are paid in return for participating in infrastructure construction.

포그 컴퓨팅은 글로벌 환경에서 발생할 네트워크 서비스의 트래픽을 효과적으로 로컬 네트워크 내에서 처리할 수 있는 능력을 갖추고 있다.Fog computing has the ability to effectively handle the traffic of network services in the global environment within the local network.

이는 ISP, Wireless Carrier와 같은 네트워크 인프라 사업자뿐만 아니라 클라우드 사업자의 인프라 사용률을 상당히 절감할 수 있으며, 이는 곧 유지보수비용(Operating Expenses, OPEX)의 절감으로 이어진다.This can significantly reduce infrastructure utilization for cloud providers as well as network infrastructure operators such as ISPs and Wireless Carriers, leading to lower operating expenses (OPEX).

이러한 인프라 사업자들은 포그 디바이스를 설치하고 등록한 참여 사용자에게 절감된 OPEX 일부를 환급 형태로 제공할 수 있다. 하지만, 특정 참여 사용자가 자신의 OPEX 절감에 얼마나 기여했는지를 분석하는 것은 매우 어려운 일이다.These infrastructure operators can offer some of the OPEX savings to participating users who have installed and registered Fogg devices in the form of refunds. However, it is very difficult to analyze how a particular participating user contributed to their OPEX savings.

참여 사용자가 제공한 포그 디바이스의 성능, 해당 사용자가 사용한 리소스, 네트워크 사용량, 사용한 네트워크 서비스의 특성 등을 참여 사용자별로 모두 고려해야 하며, 게다가 포그 매니저에서 주기적으로 수행되는 컨테이너 배치 작업은 이 분석의 난도를 더욱 높이는 데 일조한다.The performance of the fog device provided by the participating user, the resource used by the user, the network usage, the characteristics of the network service used, etc. should be considered for each participating user. In addition, the container placement work performed periodically by the fog manager It helps to raise further.

따라서, 인프라 사업자들에 한해 이상적인 인센티브 지급 기준은 디바이스 성능이나 사용량과 관계없이 모든 참여 사용자에게 OPEX 절감분 일부를 균등하게 배분하는 것이다.Therefore, the ideal incentive payment standard for infrastructure operators is to distribute part of the OPEX savings evenly to all participating users regardless of device performance or usage.

포그 포털은 네트워크 서비스 사업자로부터 월 사용료 등의 형태로 매출을 발생시키며, 이 매출에는 크라우드펀딩과 같이 참여 사용자들 각각의 지분이 상당히 존재하게 될 것이다.FogPortal generates revenue from network service providers in the form of monthly fees, and this revenue will have a significant share of each participating user, such as crowdfunding.

따라서 포털은 참여 사용자들에게 순이익 일부를 인센티브 형태로 지급해야 하며, 이것 또한 참여 인센티브에 포함된다.Therefore, the portal is required to pay part of the net income to participating users in an incentive form, which is also included in the participation incentives.

참여 사용자들은 다양한 성능의 포그 디바이스를 설치할 수 있으며, 디바이스의 리소스를 얼마나 공유할 것인지에 관한 정책을 결정한다.Participating users can install various performance fog devices and determine policies about how much of the device's resources to share.

이때 공유 정책에 따라 포털의 운용 방식은 상당히 달라지는데, 만약 사용자가 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하겠다고 설정하면 포털은 더 많은 네트워크 서비스를 해당 네트워크에 진입시킬 수 있으며 수익성 또한 증가하게 된다.At this time, according to the sharing policy, the operation method of the portal is considerably different. If the user sets to share all the resources other than his / her own, the portal can enter more network services into the network and increase the profitability.

또한, 컨테이너 배치와 같은 운용 측면에서 유연성 및 탄력성이 증가하게 된다. 반면 사용자가 자신이 사용하는 서비스를 초과하는 리소스는 임대하지 않는다고 설정한다면, 해당 사용자가 직접 선언한 서비스 외에 다른 서비스를 네트워크에 진입시킬 리소스가 부족할 수도 있게 되며, 컨테이너 배치 유연성도 비교적 저하된다. 따라서 포그 포털이 제공하는 참여 인센티브는 디바이스의 성능이 아닌, 참여 사용자의 인프라에 대한 리소스 제공량에 비례하여 지급된다.Also, flexibility and resilience are increased in terms of operation such as container placement. On the other hand, if the user specifies that resources exceeding the service he / she uses are not leased, resources other than the service declared by the user directly may be insufficient to enter the network, and the container placement flexibility is comparatively degraded. Therefore, the participation incentives provided by Fog Portal are paid in proportion to the resource provision for the participating user's infrastructure, not the performance of the device.

참여 인센티브 외에 공유 인센티브도 운영의 탄력성을 위해 필수적이다.In addition to participating incentives, shared incentives are also essential for operational resilience.

특히, NU나 EPU를 지원하기 위해서는 기존 참여 사용자에게 적절한 인센티브를 지급하는 것이 필수적이다.In particular, in order to support NU or EPU, it is essential to provide appropriate incentives to existing participating users.

NU란 연결하여 등록한 포그 디바이스가 없는 사용자를 의미하며, 이러한 사용자가 포그 서비스를 사용하고자 할 때는 포그 포털에 사용량에 비례하는 사용료를 지불한다.NU means a user who does not have a registered fog device. When the user wants to use the fog service, he / she pays the fee to the fog portal in proportion to the usage amount.

EPU란 자신이 보유한 포그 디바이스 성능 그 이상을 요구하는 네트워크 서비스를 사용하고자 하는 참여 사용자를 의미하며, 마찬가지로 다른 사용자의 디바이스의 리소스를 사용할 때 포그 포털에 자신이 제공한 리소스를 초과하는 사용량에 비례하는 사용료를 지불한다.An EPU is a participating user who wishes to use a network service that requires more than his / her own foggy device performance. Similarly, when using the resources of another user's device, the EPG is proportional to the amount of usage We pay the fee for use.

포털은 이렇게 징수한 사용료를 여분의 리소스가 있는 디바이스를 보유한 참여 사용자에게, 임대한 리소스에 비례하여 지급한다.The portal pays the royalties collected in proportion to the resources leased to participating users with devices with extra resources.

이때, 로컬 네트워크 내 포그 매니저는 인센티브 수익을 최대화할 수 있도록 컨테이너를 배치한다.At this time, the Fog manager in the local network places the container to maximize incentive revenue.

즉, 징수 사용료가 동일한 시점에서 참여 사용자의 디바이스 리소스를 최소한으로 사용하도록 컨테이너를 배치한다.That is, the container is arranged to use the device resources of the participating users to the minimum at the same collection fee.

이러한 방식으로, 사용자 간 인센티브는 워크로드 또는 저장소 사용량을 기준으로 사용료를 징수하여 인센티브를 지급한다.In this way, inter-user incentives pay incentives based on workload or storage usage.

Figure pat00001
Figure pat00001

표 1은 각 사용자 분류별 인센티브 지급 기준을 요약하여 나타낸다.Table 1 summarizes the incentive payment criteria for each user category.

미참여 사용자는 참여 인센티브를 받을 수 없으며, 서비스 사용에 따라 포그 포털에 사용료를 지불한다.Non-participating users are not entitled to participation incentives and pay a fee for using the service according to the use of the service.

리소스 초과 참여 사용자는 참여 인센티브를 받을 수 있지만, 타 사용자의 리소스 일부를 사용하므로 초과 사용분에 대한 사용료를 지불한다.Resource Excess Participation Users can receive incentive to participate, but they use a portion of the resources of other users to pay for their excess usage.

참여 사용자는 모든 참여 인센티브를 받으며, 공유 인센티브의 경우 컨테이너 배치 결과 자신의 디바이스에서 다른 사용자를 위한 컨테이너를 운용할 경우 해당 사용량에 비례하여 인센티브를 받는다.Participating users receive all incentive incentives. In the case of shared incentives, incentives are given in proportion to their usage when containers for other users on their devices are deployed as a result of container placement.

도 3은 본 발명에 따른 참여 인센티브 지급을 위한 장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 참여 인센티브 지급 절차를 나타낸 플로우 차트이다.FIG. 3 is a block diagram of an apparatus for paying a participating incentive according to the present invention, and FIG. 4 is a flowchart showing a participating incentive paying procedure.

도 3에서와 같이, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부(30)와, 포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부(31)와, 해당 네트워크와 연관된 ISP와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색하는 연관 사업체 검색부(32)와, 검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하고, OPEX 절감분에 대한 참여 인센티브 분배를 하는 인센티브 지급 관리부(33)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the fog device registration management unit 30 supports the user to register the fog device in the fog portal after connecting the fog device to the network, and a local network An affiliated business search unit 32 for searching the resource list of the ISP and the cloud business associated with the network, and a user who is entitled to participate in incentives of the searched ISP and the cloud businesses And an incentive payment management unit 33 for registering and distributing incentive incentives for OPEX savings.

참여 인센티브 지급 절차는 도 4에서와 같이, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하면(S401), 포그 포털은 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악한다.(S402)As shown in FIG. 4, the participating incentive payment procedure is performed when the user registers the fog device in the fog portal (S401), and the fog portal identifies the local network to which the corresponding device is connected through information exchange with the SDN controller (S402)

이어, 해당 네트워크와 연관된 ISP와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색한다.(S403)Then, the ISP and the cloud business associated with the network are searched from the resource list of the ISP (S403)

ISP는 해당 네트워크의 인프라 관리자가 될 것이며, 클라우드 사업체는 트래픽 분석을 통해 동 네트워크로부터의 트래픽 양과 워크로드를 파악하여 결정된다.The ISP will be the infrastructure manager for the network, and the cloud business is determined by analyzing the traffic and determining the amount of traffic and workload from that network.

검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하며, 이후 OPEX 절감분에 대한 참여 인센티브 분배 시 참여 사용자는 참여 인센티브를 지급받게 된다.(S404)The registered users of the searched ISPs and cloud businesses participate in the incentive payment target, and the participating users receive the incentive to participate in the incentive distribution of the OPEX savings (S404).

공유 인센티브 지급에 관하여 설명하면 다음과 같다.Sharing incentive payments are as follows.

도 5는 본 발명에 따른 공유 인센티브 지급을 위한 장치를 나타낸 구성도이고, 도 6은 공유 인센티브 지급 절차를 나타낸 플로우 차트이다.FIG. 5 is a block diagram showing an apparatus for sharing incentive payment according to the present invention, and FIG. 6 is a flowchart showing a sharing incentive payment procedure.

도 5에서와 같이, 사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부(51)와, 포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부(52)와, 해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달하는 디바이스 정보 전송부(53)와, 해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 필요한지를 분석하는 포그 컨테이너 관리부(54)와, 포그 컨테이너 관리부(54)의 분석 결과에 따라 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 컨테이너 배치 프로세스를 수행하는 재배치 관리부(55)와, 재배치 관리부(55)의 컨테이너 배치 프로세스 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하는 인센티브 지급관리부(56)를 포함한다.5, a fog device registration management unit 51 for supporting a user to register a fog device to a network and registering the device in the fog portal, A device information transfer unit 53 for transferring information of a device connected to a fog manager responsible for the network, a fog container management unit 52 for analyzing whether a fog container relocation in the network is necessary, A relocation management unit 55 that performs a container placement process so as to minimize the amount of sharing incentives in the network according to the analysis result of the fog container management unit 54 and a container placement process result of the relocation management unit 55 And an incentive payment management unit 56 for paying a sharing incentive.

공유 인센티브 지급 절차는 도 6에서와 같이, 사용자가 포그 장치를 등록하면(S601) 포그 포털은 로컬 네트워크를 파악하고(S602), 해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달한다.(S603)6, when the user registers the fog device (S601), the fog portal recognizes the local network (S602), and transmits the information of the device connected to the fog manager responsible for the network S603)

이어, 포그 매니저는 해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 시급히 필요한지를 분석한다.(S604)Next, the Fog manager analyzes whether the fog container relocation in the network is urgently required (S604)

포그 컨테이너 재배치 프로세스는 비용이 높을 수 있으므로 당장 필요하지 않다면 다음 주기에 재배치를 예약한 후 종료된다.(S607)Since the fog container relocation process may be expensive, the fog container relocation process is terminated after reserving the relocation in the next cycle if not necessary immediately (S607)

만약 필요하다면, 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 (포그 포털의 수익을 최대화할 수 있도록) 컨테이너 배치 프로세스를 수행하며(S605), 해당 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하게 된다.(S606)If necessary, a container placement process is performed (in order to maximize the profit of the fog portal) so as to minimize the amount of sharing incentives in the network (S605), and a sharing incentive is paid according to the result (S606)

포털은 리소스 요구 사용자와 참여 사용자 간 리소스 공유에서 어떠한 수수료도 취하지 않으며, 포털은 단지 포그 매니저의 컨테이너 배치 최적화 시 감소하는 전력 소모량에 대한 수익만을 취한다.The portal takes no fees in sharing resources between the resource requesting user and the participating user, and the portal only takes profit for the power consumption, which is reduced when optimizing the container placement of the Fog manager.

즉, 포털은 전력 소모량을 최소화함으로써 자신이 가져가는 임대 수익을 최대화할 수 있다.In other words, portals can maximize their rental income by minimizing power consumption.

인센티브 최소화 컨테이너 재배치 수행 절차에 있어, 포그 매니저는 리소스 임대 수익이 고정된 상황에서 공유 인센티브 지급량을 최소화함으로써 포그 포털의 수익을 최대화할 수 있다.Minimizing incentives In the process of performing container relocation, Fog manager can maximize the revenues of Fog Portal by minimizing the amount of shared incentives in the situation where the resource rental income is fixed.

특정 네트워크 내에서 하나의 서비스는 여러 대의 포그 디바이스에서 동작하는 여러 개의 포그 컨테이너에 의해 포그 서비스를 제공할 수 있다.Within a particular network, a service can provide fog services by multiple fog containers that operate on multiple fog devices.

특정 시점에 하나의 컨테이너는 하나의 디바이스에서만 동작하며, 하나의 디바이스는 여러 컨테이너를 운용할 수 있다.At one point in time, one container runs only on one device, and one device can run multiple containers.

각 컨테이너는 사용자들의 서비스 요청에 적절한 값 또는 동작으로 대응하며, 단일 사용자로부터의 단일 요청을 여러 컨테이너에 걸쳐 대응하지는 않는다. Each container corresponds to a user's service request with an appropriate value or action, and does not correspond to a single request from a single user across multiple containers.

즉, 여러 포그 서비스를 사용하는 특정 사용자는 여러 포그 디바이스와 통신하지만, 각 서비스 요청은 하나의 디바이스에서만 처리된다.That is, a particular user using multiple fog services communicates with multiple fog devices, but each service request is processed by only one device.

이때 이항값을 가지는 3차원 행렬 형태의 선택 변수

Figure pat00002
를 정의할 수 있으며, 이것은 사용자 u의 서비스 s에 대한 트래픽은 디바이스 d로 가는지 여부를 나타낸다.At this time, a selection matrix of a three-dimensional matrix having a binomial value
Figure pat00002
, Which indicates whether traffic for user u's service s goes to device d.

Figure pat00003
Figure pat00003

리소스 사용량의 기준이 되는 워크로드는 CPU, 메모리, 입출력 작업량으로 정의될 수 있지만, 서비스의 종류에 따라 각각 사용하는 리소스가 상이할 수 있으므로 여기서는 워크로드를 대변할 수 있는 전력 사용량을 리소스 사용량으로 표현한다.The workload, which is the base of resource usage, can be defined as CPU, memory, and I / O workload. However, since the resource used may vary depending on the type of service, do.

단, 이 전력 사용량은 워크로드를 정규화할 수 있는 다른 값으로 사용하여도 무방하다.However, this power consumption may be used as another value that can normalize the workload.

특정 서비스의 포그 컨테이너는 앞서 설명한대로 여러 개로 존재할 수 있다. The fog container for a particular service can exist as described above.

이때, 사용자의 요청에 대한 직접적 응답을 수행하는 컨테이너를 어플리케이션 컨테이너, 그 외 해당 서비스에 대해 방화벽, 데이터베이스, 로드밸런서 등 어플리케이션 컨테이너가 동작하는 데에 부가적인 기능을 제공하는 컨테이너들을 기능 컨테이너라 한다.In this case, the container that provides the additional function to operate the application container such as the firewall, the database, and the load balancer for the other service is called the functional container.

기능 컨테이너는 어플리케이션 컨테이너가 동작하는 모든 포그 디바이스에서 동작해야 하며, 즉, 특정 디바이스 내에 특정 서비스의 어플리케이션 컨테이너가 동작하지 않는다면 기능 컨테이너 또한 존재하지 않고, 어플리케이션 컨테이너가 동작한다면 어플리케이션 컨테이너 개수와 상관없이 기능 컨테이너들은 1개씩 동작해야 한다.The function container must operate on all the fog devices in which the application container operates. That is, if the application container of the specific service does not operate in the specific device, the function container does not exist. If the application container is operated, Must operate one by one.

선택 변수는 특정 사용자가 트래픽을 발생시키는 서비스에 대해서는 어떤 디바이스에 대해서건 반드시 하나가 설정되어야 하며, 이는 수학식 2에서와 같이 정의된다.The selection variable must be set to one for a device for which a particular user is generating traffic, which is defined as in Equation (2).

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서

Figure pat00005
는 사용자 u가 서비스 s의 컨테이너에 대해 발생시킨 초당 평균 트래픽을 나타내며,
Figure pat00006
는 트래픽 벡터 집합을 나타낸다.here
Figure pat00005
Represents the average traffic per second generated by user u for the container of service s,
Figure pat00006
Denotes a traffic vector set.

그리고 모든 서비스에 대해, 모든 사용자가 특정 디바이스에 대해 발생시킨 트래픽으로 인한 워크로드의 합은 해당 디바이스의 총 워크로드보다 작으며, 다음과 같은 관계가 성립한다.And for all services, the sum of the workload due to traffic generated by all users for a specific device is smaller than the total workload of the device, and the following relationship holds.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서

Figure pat00008
는 기능 컨테이너의 트래픽 당 워크로드를,
Figure pat00009
는 서비스 s의 어플리케이션 컨테이너의 트래픽 당 워크로드를 나타낸다.
Figure pat00010
는 서비스 s가 사용하는 기능 컨테이너 개수를 나타내며, 기능 컨테이너의 트래픽 당 워크로드는 서비스에 따른 유의미한 차이가 없다.here
Figure pat00008
The workload per feature of the functional container,
Figure pat00009
Represents the workload per traffic of the application container of the service s.
Figure pat00010
Indicates the number of function containers used by the service s, and there is no significant difference in the workloads per function traffic of the function container.

포그 매니저는 사용자별 서비스 사용량을 고려하여 네트워크 내 포그 컴퓨팅으로 인한 전력 소모량을 최소화하도록 컨테이너를 배치한다. 디바이스 d에서 소모되는 전력 소모량은 다음과 같이 나타낼 수 있다.The Fog manager deploys the containers to minimize the power consumption due to fog computing in the network, taking into consideration the service usage per user. The amount of power consumed by device d can be expressed as:

Figure pat00011
Figure pat00011

여기서

Figure pat00012
는 디바이스 d에서 동작하는 모든 컨테이너들의 유휴 상태 포함 기본 전력 소모량을,
Figure pat00013
는 활성화된 컨테이너의 전력 소모량을,
Figure pat00014
는 통신에 의한 전력 소모량을 각각 나타낸다. 각 수치는 아래와 같이 표현할 수 있다.here
Figure pat00012
Includes the idle state basic power consumption of all containers operating in device d,
Figure pat00013
The power consumption of the activated container,
Figure pat00014
Represents a power consumption amount by communication. Each numerical value can be expressed as follows.

Figure pat00015
Figure pat00015

여기서

Figure pat00016
은 디바이스 d의 각 동작별 전력 효율을 나타낸다.here
Figure pat00016
Represents the power efficiency of each operation of the device d.

만약 포그 매니저의 컨테이너 배치 동작이 없다면 모든 사용자들에 대해 자신이 사용하는 모든 서비스의 컨테이너들은 모두 자신이 설치한 자신의 디바이스에서만 동작할 것이다.If there is no Container Deployment action for the Fog Manager, then all containers for all services that it uses for all users will only work on their own devices.

이때, 해당 디바이스가 소모하는 전력량은 디바이스 보유자(사용자)의 서비스 사용에 의한 전력 소모량과 동일하다.At this time, the amount of power consumed by the device is the same as the amount of power consumed by the use of the service of the device holder (user).

즉, 이와 같은 추정 전력 소모량을 사용하여 특정 사용자의 리소스 사용량을 추정할 수 있다. 이는 아래와 같이 표현되고 공식화할 수 있다.That is, it is possible to estimate the resource usage of a specific user by using the estimated power consumption. It can be expressed and formulated as follows.

Figure pat00017
Figure pat00017

이와 같은 수학식을 사용하여 워크로드에 따른 전력 소모량을 기반으로 공유 인센티브를 정의할 수 있다.Using this equation, we can define a shared incentive based on the power consumption of the workload.

자신의 디바이스 리소스를 다른 사용자에게 제공하는 참여 사용자에게 지급되는 인센티브 량은 아래와 같이 정의된다.The amount of incentives paid to participating users who provide their device resources to other users is defined as:

Figure pat00018
Figure pat00018

사용자 u와 디바이스 d는 일대일 관계를 가지므로, 만약 디바이스 d가 해당 사용자 u의 사용량보다 더 많은 워크로드를 운용할 경우에는 사용자 u에게 인센티브가 지급되며, 그렇지 않으면 지급되지 않는다.Since user u and device d have a one-to-one relationship, if device d runs more workload than user u, incentive is paid to user u, otherwise it is not paid.

징수 사용료가 트래픽 벡터

Figure pat00019
에 의해 정의되는 상황에서 공유 인센티브를 최소화하기 위한 최적화 문제는 다음과 같이 정의되며, 이 문제에서 최적 해를 찾음으로 인해 포그 포털의 수익을 최대화할 수 있는 인센티브 지급 방법을 구현한다.The collection fee is the traffic vector
Figure pat00019
The optimization problem for minimizing the sharing incentive in the situation defined by the following is defined as follows and implements an incentive payment method that maximizes the profit of the fog portal because of finding the optimal solution in this problem.

Figure pat00020
Figure pat00020

이상에서 설명한 본 발명에 따른 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치 및 방법은 사용자에게 자신의 디바이스에 대한 운영권을 포털로 위임하도록 유도하기 위하여 인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하고, 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하여 효율적인 네트워크 인프라 구축이 가능하도록 한 것이다.The apparatus and method for providing the user incentive in the user participatory fog computing environment according to the present invention may include a participation incentive paid in exchange for participating in the infrastructure construction to induce the user to delegate the operating rights for the device to the portal And provide sharing incentives to users who share all resources other than those they use, thereby enabling efficient network infrastructure construction.

이와 같이, 본 발명은 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자에게 인센티브를 제공하여 인프라 구축을 활성화하여 포그 컴퓨팅 서비스를 통한 성능을 향상시킬 수 있도록 한다.As described above, the present invention provides an incentive to a user in a user participatory fog computing environment to enable infrastructure construction, thereby improving performance through a fog computing service.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents thereof are intended to be embraced therein It should be interpreted.

30. 포그 장치 등록관리부 31. 로컬 네트워크 관리부
32. 연관 사업체 검색부 33. 인센티브 지급 관리부
30. Fog device registration management unit 31. Local network management unit
32. Affiliated business search department 33. Incentive payment management department

Claims (16)

인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하기 위하여,
사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부;
포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부;
해당 네트워크와 연관된 ISP(Internet Service Provider)와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색하는 연관 사업체 검색부;
검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하고, OPEX(Operating Expenses) 절감분에 대한 참여 인센티브 분배를 하는 인센티브 지급 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.
In order to provide incentives for participation paid in exchange for participation in infrastructure construction,
A fog device registration management unit for supporting a user registering the fog device in the fog portal after connecting the fog device to the network;
A local network manager for allowing the fog portal to identify a local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller;
An associated business entity search unit for searching, from its resource list, an ISP (Internet Service Provider) and a cloud business entity associated with the network;
And an incentive payment management unit for registering users to the incentive payment targets of the searched ISPs and cloud businesses and distributing incentive for participation in OPEX (Operating Expenses) savings. .
자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하기 위하여,
사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하는 것을 지원하는 포그 장치 등록관리부;
포그 포털에서 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하도록 하는 로컬 네트워크 관리부;
해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달하는 디바이스 정보 전송부;
해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 필요한지를 분석하는 포그 컨테이너 관리부;
포그 컨테이너 관리부의 분석 결과에 따라 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 컨테이너 배치 프로세스를 수행하는 재배치 관리부;
재배치 관리부의 컨테이너 배치 프로세스 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하는 인센티브 지급관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.
In order to provide sharing incentives for users sharing all resources other than those they use,
A fog device registration management unit for supporting a user registering the fog device in the fog portal after connecting the fog device to the network;
A local network manager for allowing the fog portal to identify a local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller;
A device information transmitting unit for transmitting information of a device connected to a fog manager responsible for the network;
A fog container management unit for analyzing whether a fog container relocation in the network is necessary;
A relocation management unit for performing a container disposing process so as to minimize a share incentive payment amount in the network according to an analysis result of the fog container managing unit;
And an incentive payment management unit for providing a sharing incentive according to a container placement process result of the relocation management unit.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 참여 사용자에게 지급되는 인센티브의 지급 주체는,
참여하지 않은 사용자(Non-participating User, NU), 자신의 제공 리소스를 초과하여 사용한 참여 사용자(Excessive Participating User, EPU), 네트워크 인프라 사업자, 클라우드 사업자, 포그 포털의 어느 하나 또는 이들의 조합이고, 각각 서로 다른 기준으로 인센티브를 지급하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.
3. The method of claim 1 or 2, wherein the paying entity of the incentive paid to the participating user comprises:
A non-participating user (NU), an Excessive Participating User (EPU), a network infrastructure operator, a cloud provider, a fog portal, or a combination thereof, Wherein the user is provided with an incentive based on a different criterion.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 미참여 사용자는 참여 인센티브를 받을 수 없으며, 서비스 사용에 따라 포그 포털에 사용료를 지불하고,
리소스 초과 참여 사용자는 참여 인센티브를 받고, 타 사용자의 리소스 일부를 사용하는 초과 사용분에 대한 사용료를 지불하고,
참여 사용자는 모든 참여 인센티브를 받으며, 공유 인센티브의 경우 컨테이너 배치 결과 자신의 디바이스에서 다른 사용자를 위한 컨테이너를 운용할 경우 해당 사용량에 비례하여 인센티브를 받는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.
The method according to claim 1 or 2, wherein the non-participating user can not receive the incentive to participate, pays the fee to the fog portal according to the use of the service,
Resource Excess Participation The user receives the incentive to participate, pays for the excess usage that uses some of the other user's resources,
The participating users receive all incentive incentives, and in the case of sharing incentives, incentives are given in proportion to the usage amount when a container for another user operates the container for the user as a result of container placement. Lt; / RTI >
제 2 항에 있어서, 포그 포털은 리소스 요구 사용자와 참여 사용자 간 리소스 공유에서 수수료를 받지 않고, 포그 포털은 포그 매니저의 컨테이너 배치 최적화 시 감소하는 전력 소모량에 대한 수익을 갖는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.3. The method of claim 2, wherein the fog portal does not receive a fee in resource sharing between the resource requesting user and the participating user, and the fog portal has a revenue for the power consumption which is reduced in optimizing the container placement of the fog manager. Apparatus for providing user incentives in a computing environment. 제 2 항에 있어서, 컨테이너 배치 프로세스를 수행하는 절차에서,
포그 매니저는 리소스 임대 수익이 고정된 상황에서 공유 인센티브 지급량을 최소화하여 포그 포털의 수익을 최대화하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 장치.
3. The method of claim 2, wherein in the procedure for performing the container placement process,
Wherein the Fog manager maximizes the revenue of the fog portal by minimizing the amount of shared incentives in a situation where the resource rental revenue is fixed.
인프라 구축 참여에 대한 대가로 지급되는 참여 인센티브를 제공하기 위하여,
사용자가 포그 장치를 네트워크에 연결한 후 포그 포털에 등록하면, 포그 포털이 SDN 컨트롤러와의 정보 교환을 통해 해당 장치가 연결된 로컬 네트워크를 파악하는 단계;
해당 네트워크와 연관된 ISP와 클라우드 사업체를 자신의 리소스 목록에서 검색하는 단계;
검색된 ISP와 클라우드 사업체들의 참여 인센티브 지급 대상에 사용자를 등록하는 단계;
OPEX 절감분에 대한 참여 인센티브 분배 시 참여 사용자에게 참여 인센티브를 지급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
In order to provide incentives for participation paid in exchange for participation in infrastructure construction,
When the user registers the fog device on the network and registers the fog device on the fog portal, the fog portal recognizes the local network to which the device is connected through information exchange with the SDN controller;
Retrieving an ISP and a cloud business associated with the network from their resource list;
Registering users to the incentive payment targets of the searched ISPs and cloud businesses;
And paying participating incentives to the participating users in distributing the incentive to the OPEX savings. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
제 7 항에 있어서, ISP를 해당 네트워크의 인프라 관리자로 결정하고, 클라우드 사업체는 트래픽 분석을 통해 네트워크로부터의 트래픽 양과 워크로드를 파악하여 결정되는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.The method as claimed in claim 7, wherein the ISP is determined to be an infrastructure manager of the network, and the cloud business entity determines the amount of traffic from the network and the workload by analyzing the traffic to determine the user incentive in the user participatory fog computing environment. Way. 자신이 사용하는 것 이외의 모든 리소스를 공유하는 사용자에게 지급하는 공유 인센티브를 제공하기 위하여,
사용자가 포그 장치를 등록하면 포그 포털은 로컬 네트워크를 파악하고, 해당 네트워크를 담당하는 포그 매니저에게 연결된 디바이스의 정보를 전달하는 단계;
포그 매니저가 해당 네트워크 내 포그 컨테이너 재배치가 필요한지를 분석하는 단계;
포그 컨테이너 재배치가 필요하면, 네트워크 내 공유 인센티브 지급량을 최소화할 수 있도록 컨테이너 배치 프로세스를 수행하고, 결과에 따라 공유 인센티브를 지급하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
In order to provide sharing incentives for users sharing all resources other than those they use,
When the user registers the fog device, the fog portal recognizes the local network and transmits information of the device connected to the fog manager responsible for the network.
Analyzing whether the fog manager needs to relocate the fog container in the network;
Wherein if a fog container relocation is needed, a container placement process is performed to minimize the amount of shared incentive in the network, and a sharing incentive is paid according to the result.
제 9 항에 있어서, 포그 포털은 리소스 요구 사용자와 참여 사용자 간 리소스 공유에서 수수료를 받지 않고, 포그 포털은 포그 매니저의 컨테이너 배치 최적화 시 감소하는 전력 소모량에 대한 수익을 갖는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.10. The method of claim 9, wherein the fog portal does not receive a fee in resource sharing between the resource requesting user and the participating user, and the fog portal has a revenue for power consumption that is reduced in optimizing the container placement of the fog manager. A method for providing user incentives in a computing environment. 제 9 항에 있어서, 컨테이너 배치 프로세스를 수행하는 절차에서,
포그 매니저는 리소스 임대 수익이 고정된 상황에서 공유 인센티브 지급량을 최소화하여 포그 포털의 수익을 최대화하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
10. The method of claim 9, wherein in the procedure for performing the container placement process,
A method for providing a user incentive in a user participatory fog computing environment, wherein the fog manager maximizes the revenue of the fog portal by minimizing the amount of shared incentives in a situation where the resource rental revenue is fixed.
제 9 항에 있어서, 특정 네트워크 내에서 하나의 서비스는 여러 대의 포그 디바이스에서 동작하는 여러 개의 포그 컨테이너에 의해 포그 서비스를 제공하고,
특정 시점에 하나의 컨테이너는 하나의 디바이스에서만 동작하며, 하나의 디바이스는 여러 컨테이너를 운용하는 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
10. The method of claim 9, wherein one service in a particular network provides fog services by a plurality of fog containers operating on multiple fog devices,
Wherein one container operates only in one device at a particular point in time, and one device operates in a plurality of containers.
제 9 항에 있어서, 사용자 u의 서비스 s에 대한 트래픽은 디바이스 d로 가는지의 여부를 이항값을 가지는 3차원 행렬 형태의 선택 변수
Figure pat00021
를 정의하면,
Figure pat00022
인 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
10. The method of claim 9, wherein the traffic for service " s " of user u goes to device " d "
Figure pat00021
By definition,
Figure pat00022
The method comprising the steps of: (a) providing a user incentive in a user engaged fog computing environment;
제 13 항에 있어서, 특정 사용자가 트래픽을 발생시키는 서비스에 대한 선택 변수는,
Figure pat00023
으로 정의되고,
여기서
Figure pat00024
는 사용자 u가 서비스 s의 컨테이너에 대해 발생시킨 초당 평균 트래픽을 나타내며,
Figure pat00025
는 트래픽 벡터 집합인 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
14. The method of claim 13, wherein the selection variable for a service for which a particular user generates traffic comprises:
Figure pat00023
Lt; / RTI >
here
Figure pat00024
Represents the average traffic per second generated by user u for the container of service s,
Figure pat00025
Is a set of traffic vectors. ≪ RTI ID = 0.0 > [10] < / RTI >
제 14 항에 있어서, 모든 사용자가 특정 디바이스에 대해 발생시킨 트래픽으로 인한 워크로드의 합은 해당 디바이스의 총 워크로드보다 작으며,
Figure pat00026
으로 정의되고,
여기서,
Figure pat00027
는 기능 컨테이너의 트래픽 당 워크로드,
Figure pat00028
는 서비스 s의 어플리케이션 컨테이너의 트래픽 당 워크로드,
Figure pat00029
는 서비스 s가 사용하는 기능 컨테이너 개수인 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
15. The method of claim 14, wherein the sum of workloads due to traffic generated by all users for a particular device is less than the total workload of the device,
Figure pat00026
Lt; / RTI >
here,
Figure pat00027
Workload per feature container of traffic,
Figure pat00028
Is the workload per traffic of the application container of the service s,
Figure pat00029
Is a number of functional containers used by the service (s).
제 15 항에 있어서, 디바이스 d에서 소모되는 전력 소모량은,
Figure pat00030
으로 정의되고,
여기서,
Figure pat00031
는 디바이스 d에서 동작하는 모든 컨테이너들의 유휴 상태 포함 기본 전력 소모량,
Figure pat00032
는 활성화된 컨테이너의 전력 소모량,
Figure pat00033
는 통신에 의한 전력 소모량인 것을 특징으로 하는 사용자 참여형 포그 컴퓨팅 환경에서 사용자 인센티브 제공을 위한 방법.
16. The method of claim 15, wherein the power consumption consumed in the device < RTI ID = 0.0 > d &
Figure pat00030
Lt; / RTI >
here,
Figure pat00031
Is the idle state of all containers operating in device d, including the basic power consumption,
Figure pat00032
The power consumption of the activated container,
Figure pat00033
Is a power consumption amount by a communication.
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