Integration of IoT with cloud, fog, and edge computing: a review

Abstract

Purpose of review. The paper provides an in-depth exploration of the integration of Internet of Things (IoT) technologies with cloud, fog, and edge computing paradigms, examining the transformative impact on computational architectures. Approach to review. Beginning with an overview of IoT's evolution and its surge in global adoption, the paper emphasizes the increasing importance of integrating cloud, fog, and edge computing to meet the escalating demands for real-time data processing, low-latency communication, and scalable infrastructure in the IoT ecosystem. The survey meticulously dissects each computing paradigm, highlighting the unique characteristics, advantages, and challenges associated with IoT, cloud computing, edge computing, and fog computing. The discussion delves into the individual strengths and limitations of these technologies, addressing issues such as latency, bandwidth consumption, security, and data privacy. Further, the paper explores the synergies between IoT and cloud computing, recognizing cloud computing as a backend solution for processing vast data streams generated by IoT devices. Review results. Challenges related to unreliable data handling and privacy concerns are acknowledged, emphasizing the need for robust security measures and regulatory frameworks. The integration of edge computing with IoT is investigated, showcasing the symbiotic relationship where edge nodes leverage the residual computing capabilities of IoT devices to provide additional services. The challenges associated with the heterogeneity of edge computing systems are highlighted, and the paper presents research on computational offloading as a strategy to minimize latency in mobile edge computing. Fog computing's intermediary role in enhancing bandwidth, reducing latency, and providing scalability for IoT applications is thoroughly examined. Challenges related to security, authentication, and distributed denial of service in fog computing are acknowledged. The paper also explores innovative algorithms addressing resource management challenges in fog-IoT environments. Conclusions. The survey concludes with insights into the collaborative integration of cloud, fog, and edge computing to form a cohesive computational architecture for IoT. The future perspectives section anticipates the role of 6G technology in unlocking the full potential of IoT, emphasizing applications such as telemedicine, smart cities, and enhanced distance learning. Cybersecurity concerns, energy consumption, and standardization challenges are identified as key areas for future research. Стаття містить поглиблене дослідження інтеграції технологій Інтернету речей (IoT) із парадигмами хмарних, туманних і периферійних обчислень, досліджуючи трансформаційний вплив на обчислювальні архітектури. Підхід до огляду. Починаючи з огляду еволюції IoT та його стрімкого поширення в усьому світі, документ підкреслює зростаючу важливість інтеграції хмарних, туманних і периферійних обчислень для задоволення зростаючих вимог до обробки даних у реальному часі, зв’язку з низькою затримкою та масштабованої інфраструктури в екосистема IoT. Опитування ретельно аналізує кожну обчислювальну парадигму, підкреслюючи унікальні характеристики, переваги та проблеми, пов’язані з IoT, хмарними обчисленнями, периферійними обчисленнями та туманними обчисленнями. Обговорення заглиблюється в індивідуальні переваги та обмеження цих технологій, розглядаючи такі проблеми, як затримка, споживання пропускної здатності, безпека та конфіденційність даних. Крім того, у статті досліджується взаємодія між IoT і хмарними обчисленнями, визнаючи хмарні обчислення серверним рішенням для обробки великих потоків даних, створених пристроями IoT. Результати огляду.Визнаються проблеми, пов’язані з ненадійною обробкою даних і проблемами конфіденційності, наголошується на необхідності надійних заходів безпеки та нормативної бази. Досліджується інтеграція периферійних обчисленьз IoT, демонструючи симбіотичні відносини, коли крайові вузли використовують залишкові обчислювальні можливості пристроїв IoT для надання додаткових послуг. Висвітлено проблеми, пов’язані з неоднорідністю периферійних обчислювальних систем, і в статті представлено дослідження обчислювального розвантаження як стратегії мінімізації затримки в мобільних периферійних обчисленнях. Проміжна роль Fog Computing у збільшенні пропускної здатності, зменшенні затримки та забезпеченні масштабованості для програм IoT ретельно досліджується. Визнаються проблеми, пов’язані з безпекою, автентифікацією та розподіленою відмовою в обслуговуванні в туманних обчисленнях. У документі також досліджуються інноваційні алгоритми вирішення проблем управління ресурсами в середовищах fog-IoT. Висновки. Опитування завершується розумінням спільної інтеграції хмарних, туманних і периферійних обчислень для формування цілісної обчислювальної архітектури для IoT. Розділ про перспективи передбачає роль технології 6G у розкритті повного потенціалу IoT, акцентуючи увагу на таких програмах, як телемедицина, розумні міста та покращене дистанційне навчання. Питання кібербезпеки, споживання енергії та проблеми стандартизації визначені як ключові сфери майбутніх досліджень.