Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammadreza Heidarpour,MasoudReza Hashemi
محمدرضا حیدرپور (استاد مشاور) مسعودرضا هاشمی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Aref Karimiafshar
عارف کریمی افشار

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1394

TITLE

A Stable Request Dispatching Framework for Optimizing Performance and Utilization of Renewable Energy Sources in Fog Computing Environments
Fog computing introduces a distributedprocessing capability close to end-users. The proximity of computing toend-users leads to lower service time and bandwidth requirements. Energyconsumption is a matter of concern in such a system with a large number ofcomputing nodes. Renewable energy sources can be utilized to lessen the burdenon the main power grid and reduce the carbon footprint, but due tofluctuations, effective utilization of renewable energy sources needs properresource management. In this thesis, we deal with properly managing the resourcesin a fog environment where the fog nodes are equipped with on-site renewableenergy. This thesis aims to design an efficient mechanism to dynamicallydispatch requests among computing nodes and scale frequency and modulation level,based on current workload and the availability of renewable energy sources, tominimize the service time while keeping the renewable energy utilization andstability at a satisfactory level. We state the problem as the design of acontroller for a system with time-varying nonlinear state equations.Accordingly, we borrow the Lyapunov optimization technique from the control theoryto design the request dispatching mechanisms and prove its asymptoticoptimality. We perform extensive simulations to evaluate the effectiveness ofthe proposed method. Simulation results demonstrate that our proposed methodoutperforms the state-of-the-art alternatives up to 23% and 50%, respectively, interms of service time and renewable energy utilization.
اینترنت اشیاء الگویی را مطرح می‌کند که در آن بسیاری ازوسایل و ابزارها می‌توانند به اینترنت متصل می‌شوند. اتصال این وسایل و ابزارها،که اشیاء نامیده می‌شوند، منجر به تولید و تزریق حجم بسیار زیادی از داده به شبکهخواهد شد. انتقال و پردازش این حجم از داده در ساختار سنتی که عموما به ابر ختم می‌شودبا چالش‌هایی، از جمله اشغال بیش از حد مرکز شبکه و افزایش تاخیر، مصرف انرژی وهزینه، روبرو خواهد بود، به نحوی که حتی دستیابی به مزایای متعدد این تکنولوژی را تحتتاثیر قرار می‌دهد. بنابرایننیازمند تغییر در الگوی سنتی محاسبات خواهد بود. امروزه محاسبات مه به عنوان یکراه حل مناسب برای این چالش مطرح و مورد توجه قرار گرفته است. الگوی مه یک ساختارتوزیع‌شده را پیشنهاد می‌دهد که در آن گره‌های پردازشی به کاربران و وسایل انتهایینزدیک شده‌اند. بنابراین ما با تعداد زیادی از گره‌های پردازشی روبرو خواهیم بودکه باید به گونه‌ای مناسب مدیریت شوند. با توجه به شرایط و ویژگی‌های الگوی مه،مدیریت منابع با چالش‌های خاصی روبرو خواهد بود. گره‌های پردازشی در الگوی مه ازقدرت پردازشی کمتری نسبت به گره‌های پردازشی در ابر برخوردار هستند، بنابراین بایدبتوان از این ظرفیت به خوبی استفاده کرد. یعنی درخواست‌ها باید به گونه‌ای مناسببین گره‌های مختلفتوزیع شوند تا از تجمع بیش از حد آن‌ها در یک گره، که می‌تواند ارایه مناسب یکسرویس را با اختلال مواجه کند، جلوگیری شود. مسئله جلوگیری از تجمع بیش از حد درخواست‌ها به عنوانمسئله پایداری یاد می‌شود. از طرف دیگر، مسئله تامین انرژی و توان مصرفی با توجهبه تعداد زیاد گره‌ها یک چالش محسوب می‌گردد. ذات توزیع‌شده محاسبات مه بکارگیریروش‌های مدیریت انرژی هوشمند و متمرکز ابر را در اینجا با چالش روبه‌رو می‌سازد.اما از سوی دیگر کوچک بودن منابع مه به لحاظ اندازه و مصرف توان راه را برایبکاگیری موثر روش‌های مدیریت توان مدرنی همچون تنظیم پویای ولتاژ و فرکانس و تنظیمپویای سطح کدبندی هموار ساخته است. همچنین اگر قرار باشد همه این گره‌هااز شبکه برق سراسری تغذیه شوند، بار زیادی را به شبکه اعمال خواهد کرد. بنابراین،استفاده از انرژی پاک (انرژی خورشیدی، باد و ...) در الگوی مه،با توجه به توزیع‌شدگی گره‌ها که موقعیت بهتری را برای استفاده از این نوع انرژیفراهم می‌آورد، مورد توجه قرار گرفته‌است. اما انرژی پاک همیشه در دسترس نیست و یکذات تغییر پذیر دارد. مثلا انرژی خورشیدی فقط در طول روز در دسترس بوده یا میزانتوان آن در ماه‌ها و فصول مختلف متفاوت است. بنابراین، به منظور بهره‌گیری هر چهبهتر از ظرفیت انرژی پاک، به یک سیاستگذاری صحیح در حوزه توزیع درخواست‌ها ومدیریت منابع نیاز خواهد بود تا بر مبنای ظرفیت و شرایط جاری گره‌های پردازشی، وضعیت شبکه و در دسترسبودن انرژی پاک، درخواست‌ها توزیع و گره‌های پردازشی پیکربندی شوند. در این تحقیق، به مسئله مدیریت منابع در الگویمه با هدف تامین پایداری و دستیابی به حداکثر کارایی در حالی که گره‌های پردازشی به صورت موثری از انرژی پاک تغذیه کنند،پرداخته می‌شود. جهت ارایه یک روش مناسب از تکنیک بهینه‌سازی لیاپانف که در تئوریکنترل به منظور ارزیابی و اثبات پایداری مورد استفاده قرار می‌گیرد، بهره می‌بریم.همچنین، به منظور اعمال محدویت مصرف انرژی از مفهوم صف‌های مجازی استفاده می‌کنیم.در نهایت، با بکارگیری داده‌های واقعی مربوط به تابش خورشید و در نظر گرفتن ویژگی‌هاییک پلتفرم واقعی، با انجام شبیه‌سازی‌های متعدد، صحت عملکرد روش پیشنهادی را موردارزیابی قرار می‌دهیم.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی