Energy Efficient Green Routing Protocol for Internet of Multimedia Things

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) envisions the notion of ubiquitous connectivity of ‘everything’. However, the current esearch and development activities have been restricted to scalar sensor data based IoT systems, thus leaving a gap to benefit from services and application enabled by ‘multimedia things’ or Internet of Multimedia Things (IoMT). Moreover, a crucial issue for Information and Communication Technology (ICT) community is the steer increase in CO2 emissions, which mandates green communication to reduce energy consumption and carbon footprint emissions. Recently, IETF ROLL working group standardized an IPv6 Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) for resource constrained devices. RPL builds a tree-like network topology based on some network metric optimization using RPL Objective Functions. Previous RPL implementations for scalar sensor data communication are not feasible for IoMT, since multimedia traffic pose distinct network requirements. The goal of this paper is to design an enhanced version of RPL for IoMT in which the sensed information is essentially provided by the multimedia devices. Our proposed RPL implementation minimizes carbon footprint emissions and energy consumption, along with the incorporation of application specific Quality of Service requirements. To evaluate the performance of the proposed scheme a simulation study is carried out in Cooja simulator for Contiki-OS, which suggests significant gains in terms of energy efficiency and delay.

INTRODUCTION

Internet of Things (IoT) is defined as the global network of uniquely identifiable and addressable ‘smart things’ which possess the capability to interact and communicate with other‘smart things’ with or without direct human intervention . IoT has the potential to enable enormous number of applications and services which can significantly influence our lives and the way we interact with things . Concurrently, there have been huge growth in online multimedia traffic, due to the eminent interest in development and usage of multimedia based applications, services and solutions, i.e. video conferencing, telepresence, online-gaming, etc. However, the current research and development activities have been restricted to scalar sensor data based IoT systems and overlooked the challenges of provisioning multimedia devices over IoT. Thereby, leaving a gap to benefit from services and application based on the multimedia information essentially provided by the Internet of Multimedia Things (IoMT).

چکیده

اینترنت چیزها (IoT) مفهوم ارتباط همه جا را “همه چیز” را پیش بینی می کند. با این حال، فعالیت های تحقیق و توسعه کنونی محدود به سیستم های IoT مبتنی بر داده های سنسورهای اسکالر محدود شده است، بنابراین فاصله ای برای استفاده از سرویس ها و برنامه های فعال “چیزهای چندرسانه ای” یا اینترنت چیزهای چندرسانه ای (IoMT) وجود دارد. علاوه بر این، یک موضوع حیاتی برای جامعه فناوری اطلاعات و ارتباطات (ICT)، افزایش پیشرو در انتشار گازهای گلخانه ای است که ارتباطات سبز را برای کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای کربن اعمال می کند. اخیرا گروه کاری IETF ROLL یک پروتکل مسیریابی IPv6 برای شبکه های کم قدرت و از دست دادن (RPL) برای دستگاه های محدود شده را استاندارد کرده است. RPL یک توپولوژی شبکه ای مشابه درختی را بر اساس برخی از بهینه سازی متریک شبکه با استفاده از توابع هدف RPL ایجاد می کند. پیاده سازی RPL قبلی برای ارتباط دادن داده های سنسور اسکالر برای IoMT امکان پذیر نیست، زیرا ترافیک چند رسانه ای الزامات شبکه متمایز را ایجاد می کند. هدف این مقاله طراحی یک نسخه پیشرفته RPL برای IoMT است که در آن اطلاعات حساس اساسا توسط دستگاه های چند رسانه ای ارائه شده است. اجرای پیشنهادی RPL ما به حداقل رساندن انتشار گازهای کربن و مصرف انرژی، همراه با ملزومات خاص کیفیت خدمات مورد نیاز است. برای ارزیابی عملکرد طرح پیشنهادی، مطالعه شبیه سازی در شبیه ساز Cooja برای Contiki-OS انجام شده است که نشان می دهد دستاوردهای قابل توجهی از لحاظ کارایی و تاخیر انرژی است.

مقدمه

اینترنت چیزها (IoT) به عنوان شبکه جهانی از چیزهای هوشمند قابل شناسایی و آدرس دهی تعریف شده است که توانایی تعامل و برقراری ارتباط با چیزهای دیگر را با مداخله مستقیم یا بدون دخالت انسان دارند. IoT قادر به فعال کردن تعداد زیادی از برنامه ها و خدمات است که می تواند به طور قابل توجهی بر زندگی ما و نحوه ارتباط با چیزها تاثیر بگذارد. همزمان، رشد گسترده ای در ترافیک چندرسانه ای آنلاین بوجود آمده است که با توجه به علاقه ی برجسته به توسعه و استفاده از برنامه های کاربردی، خدمات و راه حل های مبتنی بر چند رسانه ای، نظیر کنفرانس های ویدئویی، تلوزیون، بازی آنلاین و غیره، وجود دارد. با این حال، فعالیت های تحقیق و توسعه فعلی محدود شده اند به سیستم های IoT مبتنی بر داده های سنسور محدود شده و چالش های ارائه دستگاه های چند رسانه ای بیش از IoT را نادیده گرفت. به این ترتیب، فاصله ای را برای استفاده از سرویس ها و برنامه های کاربردی بر اساس اطلاعات چند رسانه ای که اساسا توسط اینترنت مقاصد چند رسانه ای ارائه شده است، ترک می کند.

Year: 2015

Publisher : IEEE

By : Sheeraz A. Alvi, Ghalib A. Shah, Waqar Mahmood