بهینه ‏سازی مصرف انرژی در اینترنت اشیا مبتنی بر شبکه‏ ی نرم ‏افزار-محور

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

دانشکده‏ مهندسی کامپیوتر، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، تهران، ایران.

چکیده

در گذشته، بیشتر تجهیزات متصل به اینترنت رایانه ‏های شخصی بودند. ولی امروزه همه چیز از تجهیزات کشاورزی گرفته تا خودروها و وسایل آشپزخانه به اینترنت متصل هستند. از این رو، وارد عصر جدیدی به نام عصر اینترنت اشیا یعنی اینترنت همه چیز شده ‏ایم که بسیار پیچیده و گسترده است. شبکه ‏های اینترنت اشیا به صورت مستقل توسعه داده شده ‏اند، بسیار ناهمگون بوده و مصرف انرژی در آنها بسیار بالا است. تجهیزات اینترنت اشیا عمدتاً مبتنی بر باتری هستند و مصرف انرژی در اینترنت اشیا نقطه ‏ی گلوگاهی محسوب می ‏شود. در این پژوهش، با در نظر گرفتن ویژگی ‏های اینترنت اشیا و داده‏ هایی که در این نوع شبکه ‏ها رد و بدل می ‏شوند، روشی ارائه می ‏شود که بتواند مصرف انرژی و نیز ترافیک داده‏ ها را در اینترنت اشیا کاهش دهد. بعلاوه، با بهره ‏گیری از قابلیت ‏های شبکه ‏ی نرم ‏افزار-محور این روش را بهبود می‎بخشیم تا بتوان مصرف انرژی را در اینترنت اشیا متناسب با شرایط محیطی و به صورت پویا مدیریت کرد. نتایج شبیه ‏سازی نشان می‏ دهد که با استفاده از روش ارائه شده در این مقاله مصرف انرژی به طور میانگین بدون بهره‏ گیری از شبکه‏ نرم ‏افزار-محور 20 درصد و با استفاده از شبکه‏ ی نرم ‏افزار-محور 39 درصد کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


[1]             Li, Shancang, Li Da Xu, and Shanshan Zhao. "5G Internet of Things: A survey." pp. 1-9, Journal of Industrial Information Integration 10 2018.‏
[2]             Mahdavinejad, Mohammad Saeid, et al. "Machine learning for Internet of Things data analysis: A survey." Digital Communications and Networks 4.3, 161-175, 2018.‏
[3]             Theodorou, Tryfon, and Lefteris Mamatas. "CORAL-SDN: A software-defined networking solution for the Internet of Things." IEEE Conference on Network Function Virtualization and Software Defined Networks (NFV-SDN). IEEE, pp. 1-2, 2017.‏
[4]             Violettas, George, et al. "Demo abstract: An experimentation facility enabling flexible network control for the Internet of Things."IEEE Conference on Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS). IEEE, pp. 2-4, 2017.‏
[5]             Theodorou, Tryfon, and Lefteris Mamatas. "Software defined topology control strategies for the internet of things."IEEE Conference on Network Function Virtualization and Software Defined Networks (NFV-SDN). IEEE, pp. 236-241, 2017.‏
[6]             Qin, Zhijing, et al. "A software defined networking architecture for the internet-of-things."IEEE network operations and management symposium (NOMS). IEEE, 2014: 1-9.‏
[7]             Prieto, M. Domingo, et al. "Balancing power consumption in IoT devices by using variable packet size."Eighth International Conference on Complex, Intelligent and Software Intensive Systems. IEEE, pp. 170-176, 2014.‏
[8]             Korhonen, Jari, and Ye Wang. "Effect of packet size on loss rate and delay in wireless links." IEEE Wireless Communications and Networking Conference, 2005. Vol. 3. IEEE, pp. 1608-1613,  2005.‏
[9]             Kurt, Sinan, et al. "Packet size optimization in wireless sensor networks for smart grid applications." IEEE Transactions on Industrial Electronics 64.3, 2392-240, 2016.‏
[10]          Al-Fuqaha, Ala, et al. "Internet of things: A survey on enabling technologies, protocols, and applications." IEEE communications surveys & tutorials 17.4, pp. 2347-2376,  (2015).‏
[11]          Gantz, John, and David Reinsel. "The digital universe in 2020: Big data, bigger digital shadows, and biggest growth in the far east." IDC iView: IDC Analyze the future 1-16, 2012.‏
[12]          Evans, Dave. "The internet of things: How the next evolution of the internet is changing everything." CISCO white paper, pp. 1-11, 2011.‏
[13]          Taylor, Stuart. "The next generation of the Internet revolutionizing the way we work, live, play, and learn." CISCO, San Francisco, CA, USA, CISCO Point of View, 12, pp. 6, 2013.‏
[14]          Manyika, James, et al. Disruptive technologies: Advances that will transform life, business, and the global economy. Vol. 180. San Francisco, CA: McKinsey Global Institute, 2013.‏
[15]          D. Floyer, “Defining and sizing the industrial Internet,” Wikibon, Marlborough, MA, USA, 2013.
[16]          Atzori, Luigi, Antonio Iera, and Giacomo Morabito. "The internet of things: A survey." Computer networks 54.15, pp. 2787-2805, 2010.‏
[17]          Khan, Rafiullah, et al. "Future internet: the internet of things architecture, possible applications and key challenges."10th international conference on frontiers of information technology. IEEE, pp. 257-26, 2012.‏
[18]          Yang, Zhihong, et al. "Study and application on the architecture and key technologies for IOT."International Conference on Multimedia Technology. IEEE,  pp. 747-751, 2011.‏
[19]          Wu, Miao, et al. "Research on the architecture of Internet of Things." 3rd International Conference on Advanced Computer Theory and Engineering (ICACTE). Vol. 5. IEEE, pp. 484-487, 2010.‏
[20]          Tan, Lu, and Neng Wang. "Future internet: The internet of things." 3rd international conference on advanced computer theory and engineering (ICACTE). Vol. 5. IEEE, pp. 376-380, 2010.‏
[21]          Chaqfeh, Moumena A., and Nader Mohamed. "Challenges in middleware solutions for the internet of things." international conference on collaboration technologies and systems (CTS). IEEE, pp. 21-26,  2012.‏
[22]          Kreutz, Diego, et al. "Software-defined networking: A comprehensive survey." Proceedings of the IEEE 103.1, pp. 14-76, 2014.‏
[23]          Bizanis, Nikos, and Fernando A. Kuipers. "SDN and virtualization solutions for the Internet of Things: A survey." IEEE Access 4, pp. 5591-5606, 2016.‏
[24]          Bera, Samaresh, Sudip Misra, and Athanasios V. Vasilakos. "Software-defined networking for internet of things: A survey." IEEE Internet of Things Journal 4.6, pp. 1994-2008, 2017‏.
[25]          de Carvalho Silva, Jonathan, et al. "LoRaWAN—A low power WAN protocol for Internet of Things: A review and opportunities." 2017 2nd International Multidisciplinary Conference on Computer and Energy Science (SpliTech). IEEE, pp. 1-6, 2017.‏
[26]          Mikhaylov, Konstantin, Juha Petäjäjärvi, and Janne Janhunen. "On LoRaWAN scalability: Empirical evaluation of susceptibility to inter-network interference." 2017 European Conference on Networks and Communications (EuCNC). IEEE, pp. 1-6, 2017.‏
[27]          Bankov, Dmitry, Evgeny Khorov, and Andrey Lyakhov. "On the limits of LoRaWAN channel access." 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT). IEEE, pp. 10-14, 2016.‏
[28]          Van den Abeele, Floris, et al. "Scalability analysis of large-scale LoRaWAN networks in ns-3." IEEE Internet of Things Journal 4.6, pp. 2186-2198, 2017.‏
[29]          Alliance, LoRa. "LoRaWAN™ 1.1 Specification." LoRa Alliance 11, 2017.‏