شماره راهنما :
1992 دكتري
پديد آورنده :
وكيليان، شكور
عنوان :
تخليه بار در اينترنت اشيا با در نظر گرفتن همكاري بين نودهاي مه
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، [101]ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد مشاور :
حسين فلسفين، نغمه السادات مويديان
توصيفگر ها :
اينترنت اشيا , محاسبات مه , الگوريتم بهينه‌سازي توزيع‌شده , همكاري نودهاي مه
استاد داور :
سياوش خرسندي، مسعودرضا هاشمي، فروغ السادات طباطبا
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/09/16
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/26
چكيده فارسي :
امروزه تعداد اشيا و دستگاه¬هاي متصل به اينترنت، به طور روز افزون در حال افزايش است. در اين شرايط اتصال دستگاه‌هاي هوشمند، الگوي جديدي با نام اينترنت اشيا را پديد آورده است. در اينترنت اشيا، به دليل حجم بالاي داده‌هاي توليدي، بستر ابر به تنهايي نمي‌تواند پاسخگوي داده‌هاي توليدي جهت پردازش باشد. بدين منظور محاسبات مه به عنوان مكملي در كنار محاسبات ابري بكار گرفته شده است. يكي از مسائل مهم در حوزه محاسبات مه، تصميم‌گيري در ميزان واگذاري بار به سمت ابر است. در اين رساله در گام اول به منظور تصميم‌گيري در حوزه واگذاري بار يك مسئله بهينه‌سازي چند هدفه با در نظرگيري همكاري بين نودهاي مه در پردازش بار ورودي مدل‌سازي و ارائه شده است. اين تصميم‌گيري بر اساس كمينه‌سازي سه تابع هدف زمان پاسخ، هزينه انرژي و هزينه اجاره منابع پردازشي ابر انجام مي‌گيرد. سپس با بكار‌گيري روش مجموع وزن‌دار، مسئله بهينه‌سازي چند هدفه به يك مسئله بهينه‌سازي تك هدفه تبديل شده است. در ادامه مسئله ارائه شده با استفاده از الگوريتم پيشنهادي توزيع‌شده ADMM حل گرديده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد همكاري بين نودهاي مه منجر به برقراري يك توازن بين زمان پاسخ، هزينه انرژي در نود مه و هزينه اجاره منابع پردازشي ابر مي‌گردد.
از طرف ديگر، با توجه به كاهش زمان پاسخ، به دليل پردازش بار بيشتر در لايه مه، هزينه انرژي در اين لايه به يك چالش در اينترنت اشيا تبديل شده است. بدين جهت در گام دوم، نودهاي مه داراي قابليت انرژي‌هاي تجديدپذير در كنار انرژي تجديد ناپذير مي‌باشند. از آنجا كه توليد انرژي‌هاي تجديدپذير به شرايط آب و هوايي وابستگي دارد، توليد اين انرژي در نودهاي مه تصادفي خواهد بود. در اين رساله، نودهاي مه با يكديگر جهت پردازش داده‌هاي توليدي همكاري مي‌نمايند و مي‌توانند بخشي از بار را به نودهاي ابر جهت پردازش ارسال مي‌نمايند. با توجه به تفاوت هزينه اجاره منابع ابري مختلف، نودهاي مه بايد بتوانند با در نظرگيري محدوديت پهناي باند هر يك از منابع ابري، تصميم بگيرند بار خود را به چه ابري ارسال نمايند. به منظور تصميم‌گيري در پردازش بار ورودي در نودهاي مه و ابر، در اين رساله يك مسئله بهينه‌سازي چندهدفه با هدف كمينه‌سازي زمان پاسخ، هزينه انرژي و هزينه اجاره منابع ابري مدل‌سازي و ارائه شده است. در ادامه مسئله ارائه شده با استفاده از روش پيشنهادي SADMM حل گرديده است. نتايج نشان مي‌دهد، الگوريتم تصادفي ارائه شده با افزايش تعداد تكرارها به راه حل بهينه ميل مي‌نمايد و مي‌تواند بين سه هدف بيان شده تعادلي را برقرار نمايد. مقايسه نتايج با كارهاي مشابه نشان مي‌دهد، قابليت انرژي‌هاي تجديدپذير مي‌تواند در كاهش هزينه انرژي و همچنين هزينه اجاره منابع ابري تاثير قابل توجهي داشته باشد.
چكيده انگليسي :
Today, the number of objects and devices connected to the Internet is increasing. In this situation, the connection of smart devices has created a new paradigm called the Internet of Things (IoT). In the IoT, the cloud infrastructure alone can not respond to the generated data for processing due to the high volume. For this purpose, fog computing has been used to complement cloud computing. One of the important issues in fog computing is deciding on the portion of workload offload to the cloud. In this thesis, in the first step to making a decision in the field of workload offloading, a multi-objective optimization problem is modeled and presented by considering the cooperation between fog nodes. This decision is based on minimizing the three objective functions of response time, energy cost, and rental cost of cloud resources. Then, with weighted sum methods, the problem transforms into a single-objective optimization problem. Then the presented problem is solved using the proposed distributed ADMM algorithm. The simulation results show that the cooperation between fog nodes leads to a balance between response time, energy cost in fog nodes, and rental cost of cloud resources.
With reduced response time due to the more workload processing in the fog layer, the energy cost in this layer has become a challenge in the Internet of Things. Therefore, in the second step, the fog nodes have renewable energy capability with grid energy. Because renewable energy production depends on climatic conditions, producing this energy in fog nodes will be random. In this work, the fog nodes collaborate to process the generated data and can send portions of the workload to the cloud nodes. Because of the difference in the rental cost of different cloud resources, fog nodes must be able to decide which cloud should be chosen considering the available bandwidth to send workload. This thesis proposed a multi-objective optimization problem to minimize the response time, energy cost, and rental cost of cloud resources to decide to process the arrival workloads in fog and cloud nodes. Then, the presented problem is solved using the proposed stochastic ADMM method. The results show that the proposed stochastic algorithm converges to the optimal solution by increasing the number of iterations and can make a balance between the three mentioned goals. Comparing the results with competing algorithms shows that renewable energy can significantly impact reducing the energy cost and the rental cost of cloud resources.
استاد راهنما :
علي فانيان
استاد مشاور :
حسين فلسفين، نغمه السادات مويديان
استاد داور :
سياوش خرسندي، مسعودرضا هاشمي، فروغ السادات طباطبا
