研究目的
优化雾和云支持的多层分布式物联网架构中物联网服务的部署位置,以最小化总功耗。
研究成果
在物联网层引入本地计算相比中央云中的通用服务器可节省高达90%的能耗。对于计算需求较低的服务,通过在本地或接入雾层处理任务可实现显著节能。
研究不足
该研究假设物联网设备的服务请求是同质的,且未考虑服务需求可能存在的差异性。它还通过汇总核心网络组件的功耗并采用每比特能耗方法来简化其能耗计算。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用由雾计算和云计算支撑的多层物联网架构,通过混合整数线性规划(MILP)模型优化服务部署以降低能耗。
2:样本选择与数据来源:
研究随机均匀选取25台物联网设备分布于接入点间,每台设备与其对应接入点的距离为10-50米。
3:实验设备与材料清单:
包含用于物联网设备的树莓派Zero、通用及专用云计算服务器,以及WiFi接口、ONU、OLT、以太网交换机、边缘路由器和IP/WDM设备等网络组件。
4:实验流程与操作步骤:
研究通过计算无线通信距离能耗、设备处理能力及网络性能,优化架构中的服务分布。
5:数据分析方法:
采用每比特能耗(流量)和每指令能耗(处理)计算功耗,对比不同服务分布场景。
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Special Purpose Server
SP Server
Nvidia
Highly optimized servers for specific tasks, used in the cloud data center.
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Raspberry Pi Zero
Zero W
Raspberry Pi
Represents the IoT devices in the study, used for local computation.
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Raspberry Pi 3
3
Raspberry Pi
Used to estimate the processing capability of devices in the Access Fog layer.
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General Purpose Server
GP Server
Used in the cloud data center for processing IoT service requests.
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WiFi Interface
Used for communication between IoT devices and access points.
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ONU + WiFi Interface
Cisco
Used in the Access Fog layer to aggregate service requests from IoT devices.
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OLT
1-port
Part of the metro network, contains a micro-data center for processing aggregated IoT service requests.
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Used in the metro network for aggregation purposes.
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Used in the metro network for aggregation purposes.
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