II bob bo‘yicha xulosa
Ushbu bobda bulutli texnologiyalar, ularning asosiy turlar, bugungi kundagi imkoniyati va qo‘llanilish sohalari to‘g‘risida bir qator masalalar keltirib o‘tildi. Bulutli texnologiyalarni tashkil etishning asosiy usullaridan biri virtuallashtirish texnologiyalari ekanligi aniqlandi. Virtuallashtirish texnologiyalariga asosan bulutli hisoblash texnologiyalari IaaS, PaaS va SaaS kabi usullariga ajratilishi aniqlandi. Shuningdek, bulutli texnologiyalarning bir qator avzalliklar va kamchiliklarga ega
ekanligi aniqlandi. Ushbu texnologiyaning avzalliklarini qo‘llash va kamchiliklarini bartaraf etish orqali yuqori samaradorlikki erishish mumkin.
III BOB. IOT-GA ASOSLANGAN BULUTLI HISOBLASHDA SIMSIZ SENSOR TARMOQLARIDAN FOYDALANISHNI TADQIQ QILISH Aqlli shaharlarda IoTga asoslangan Bulutli tizim modeli
IoT simsiz sensorlar, RFID qurilmalari, smartfonlar, taqiladigan qurilmalar va ulangan transport vositalari kabi ko‘plab geterogen qurilmalarni bog‘laydi, ular real vaqt rejimida ma’lumot generatsiyalaydi va/yoki qabul qiladi. IoTni Bulutga ulashda bir nechta joydan to‘plangan ma’lumotlar uzoqdan kirish mumkin bo‘lgan mazmunli ma’lumotlarni ishlab chiqarish uchun qayta ishlanishi va tahlil qilinishi mumkin [5]. Shu bilan birga, yengil mobil qurilmalarning ichki cheklovlari (masalan, batareyaning ishlash muddati, ishlov berish quvvati, saqlash hajmi) tushirish texnikasidan foydalangan holda Bulutdagi keng resurslardan foydalanish orqali yengillashtirilishi mumkin [13]. Natijada paydo bo‘lgan IoTga asoslangan Bulut paradigmasi tarmoq loyihachilariga yangi avlod xizmatlari va ilovalarini (masalan, sog‘liqni saqlash tizimi monitoringi, trafikni nazorat qilish, energiyani boshqarish, avtomobil tarmoqlarini yaratish) amalga oshirish imkonini beradi, ular keyingi avlod aqlli muhitlarining (masalan, aqlli shaharlar, aqlli uylar, aqlli tarmoqlar) mohiyatini aniqlashi kutilmoqda [11].
Xizmatlar va ulangan qurilmalar sonining ortib borishi bilan IoT trafiki kelgusi yillarda keskin o‘sishi kutilmoqda [28]. Yakuniy foydalanuvchilarning xizmat ko‘rsatish sifatiga talablarini qondirish va tarmoq samaradorligini oshirish uchun bulutli tarmoqlar (ya’ni, ko‘p sonli dispers bulutli tugunlardan tashkil topgan) tobora keng tarqalmoqda. Bu cloudlet [23] yoki micro-cloud [25] kabi past murakkablikdagi bulut tugunlarini qurilma qatlamiga yaqin joyda joylashtirishga turtki bo‘ldi. Shu nuqtai nazardan va IoTning o‘ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda, [10] mualliflar Bulut paradigmasini qurilma qatlamigacha kengaytirishni taklif qiladilar. Tumanli tarmoqlarda oxirgi qatlam hisoblash vazifalarining bir qismini bajarishi mumkin [32]. Natijada, tarmoq resurslarining kechikishi va resurslardan foydalanish an’anaviy bulutli hisoblash bilan solishtirganda yaxshilanishi mumkin [3].
Simsiz sensorlar hamma joyda tarqalganligi va arzonligi tufayli IoTga asoslangan Bulut tarmoqlarida hal qiluvchi rol o‘ynashi kutilmoqda. Shuning uchun ularni Tumanga samarali integratsiya qilish juda muhimdir. Bu shuni anglatadiki, ular boshqa bulut tugunlari va IoT qurilmalari bilan birgalikda tartibga solinishi mumkin. E’tibor bering, simsiz sensorlar ilovalarga xos bo‘lib ishlab chiqilgan bo‘lsa ham, ular dasturiy konfiguratsiyalanadigan tarmoq (DKT) [22] yordamida bulutga tayyor infratuzilmaga aylanishi mumkin. SSTlarni bulutga integratsiyalashgan platformalar adabiyotda Sensor-Bulut arxitekturalari [5] deb ataladi. Ular bulutli serverlarning keng qayta ishlash resurslarini simsiz sensorlarning keng taqsimlanganligi bilan birlashtiradi. Bundan tashqari, odatda turli operatorlarga tegishli bo‘lgan turli SSTlar tomonidan to‘plangan ma’lumotlar kattaroq miqyosda almashishi mumkin [30], [19]. [17] da mualliflar Open-Flowda qo‘llaniladigan boshqaruv va ma’lumotlar tekisliklarini ajratishdan foydalangan holda Sensor-OpenFlowni taklif qiladilar. Bu har bir sensor uchun foydalanuvchi tomonidan sozlanishi mumkin bo‘lgan oqim jadvalini boshqarish orqali asosiy tarmoqni (ya’ni, ma’lumotlar tekisligi) dasturlash imkonini beradi. [20] da mualliflar Contiki operatsion tizimidan foydalanadigan Sensor-Bulut arxitekturasini taqdim etadilar. Bu turli xil geterogen zondlash infratuzilmalaridan har qanday turdagi ma’lumotlarni olishi mumkin bo‘lgan platformani taqdim etishga qaratilgan. [7] da mualliflar SST-SOrA deb ataladigan xizmatga yo‘naltirilgan arxitekturani taqdim etadilar, u keng miqyosli SSTlarda xizmat ko‘rsatishni tartibga solish uchun mo‘ljallangan. [18] da Sensor-Bulut arxitekturalarida shlyuzning ahamiyati ta’kidlangan. Keyinchalik, tarmoq kechikishini minimallashtirish uchun optimal shlyuzni tanlash usuli taklif etiladi. [19] da mualliflar an’anaviy SST arxitekturalari orqali Sensor-Bulut platformalari yordamida olinishi mumkin bo‘lgan ishlash yaxshilanishlarini o‘rganadilar. Ushbu tarmoqlarda paydo bo‘lishi mumkin bo‘lgan asosiy xavfsizlik muammolari [3] da ko‘rib chiqiladi.
Oldin keltirilgan ishlar Sensor-Bulut platformalari bilan bog‘liq arxitektura va amalga oshirish muammolariga qaratilgan. Biroq, jismoniy infratuzilma bo‘ylab sezish, uzatish va hisoblash resurslarining geterogenligini, shuningdek, IoT xizmat
ko‘rsatish sifati talablarini hisobga olgan holda, IoTga asoslangan Bulut tarmoqlarida xizmatlarni optimallashtirishni matematik tarzda shakllantirish zarur. Keyinchalik, ushbu bobda biz IoTga asoslangan Bulut tarmoqlarida foydalanuvchilarning so‘rovlarini, tarmoq resurslarining imkoniyatlarini qondiradigan va umumiy tarmoq sarfini minimallashtiradigan optimal resurslar taqsimotini topish muammosini shakllantiramiz. Biz bu muammoni xizmatlarni taqsimlash muammosi deb ataymiz. Bulutli tarmoqlar kontekstida bulutli xizmatlarni taqsimlash muammosini joriy qilingan [9]. Bulutli xizmatlarni taqsimlash muammosi minimal xarajatli aralash oqim muammosi sifatida tuzilgan [4], bunda bulutli xizmatlar kirish va chiqish axborot oqimlari o‘rtasidagi munosabatlarni kodlaydigan xizmat grafigi bilan ifodalanadi. Ushbu yechim ixtiyoriy bulutli tarmoq topologiyalarida hisoblash, saqlash va tashish resurslaridan foydalanishni birgalikda optimallashtiradi. Bundan tashqari, bu moslashuvchan xizmatlar zanjirini, resurslarni birlashtirishni tejashni, unicast va multicast yetkazib berishni va kechikish cheklovlarini qo‘lga kiritishga qodir. Biroq, bulutli xizmatlarni taqsimlash muammosining umumiyligi va xususan uning xarajat funktsiyasi, biznes modellarining keng doirasini qamrab olishida qimmatli bo‘lsa ham, eksponensial murakkablikning aralash butun sonli chiziqli dasturiga olib keladi.
Ushbu bobda biz IoTga asoslangan Bulut platformalarida IoT xizmatlarini optimallashtirishga e’tibor qaratamiz. Biz xizmat narxi uning jismoniy infratuzilmasidan foydalanishiga mutanosib bo‘lgan chiziqli to‘lov modelini qabul qilamiz. Bundan tashqari, biz IoT muhitida muhim ahamiyatga ega bo‘lgan IoTga asoslangan Bulut tarmoqlari (simsiz ulanish, simli bulut) va oxirgi qurilmalarning (masalan, batareyaning ishlash muddati, ishlov berish quvvati, sezish qobiliyati, radio texnologiyasi) xususiyatlarini tavsiflovchi maxsus modellarni o‘z ichiga oladi. Biz IoTga asoslangan Bulut xizmatlarni taqsimlash muammosiga ko‘pnomli vaqtda yechilishi mumkin bo‘lgan samarali chiziqli dasturlash formulasini taqdim etamiz, bu qisqa muddatli talabni baholash asosida real vaqt rejimida IoT xizmatlari uchun IoTga asoslangan Bulut resurslarining dinamik va elastik konfiguratsiyasini ta’minlaydi. Keyin biz aqlli shahar xizmatlarining illyustrativ to‘plami uchun IoTga
asoslangan Bulut xizmatlarni taqsimlash muammosini hal qilamiz. Xususan, biz sezgir bulut va qurilma qatlamlarini orkestrlashni talab qiluvchi uchta illyustrativ xizmatlarni ko‘rib chiqamiz.
Aqlli shaharlar IoTning ulkan salohiyatiga yorqin misoldir. Ular odamlar farovonligini oshiradigan xizmatlarni taqdim etish uchun ko‘plab simli va simsiz qurilmalarni birlashtiradi (3.1-rasm). Aqlli shaharlar ko‘plab shahar xizmatlarini yaxshilashga qaratilgan, masalan, transport harakati, chiqindilarni boshqarish, energiyani boshqarish va sog‘liqni saqlash.
3.1-rasm. Aqlli shahar arxitekturasi
Aqlli shaharlarning umumiy strukturasi qurilma qatlami, uzatish qatlami va amaliy qatlamni o‘z ichiga oladi (3.2-rasm). Qurilma qatlami sensorli qurilmalardan olingan xom ma’lumotlarni taqdim etadi va qayta ishlangan ma’lumotlarni so‘raydi. Umuman olganda, faqat ma’lumotlarni taqdim etadigan tugunlar (masalan, taqsimlangan sensorlar, kameralar, RFID, GPS), faqat ma’lumot so‘raydigan
tugunlar (masalan, aktuatorlar, umumiy ekranlar) va ma’lumotni taqdim etishi va so‘rashi mumkin bo‘lgan tugunlar (masalan,). , aqlli qurilmalar). Tarmoq qatlami xom ma’lumotlarni bulut serverlariga va qayta ishlangan ma’lumotlarni oxirgi qurilmalarga o‘tkazadi. Bu qatlam simli va simsiz aloqalarni turli texnologiyalar bilan birlashtiradi. Nihoyat, dastur qatlami qurilma qatlami tomonidan so‘ralgan ma’lumotlarni yaratish uchun xom ma’lumotlarni qayta ishlaydi va tahlil qiladi.
3.2-rasm. Aqlli shaharlar qatlamlari
An’anaga ko‘ra, aqlli shaharlarda markazlashtirilgan bulut sxemasi eng samarali yechim deb hisoblangan, chunki qayta ishlash resurslarini bitta joyda birlashtirish tarmoqning operatsion xarajatlarini kamaytiradi. Biroq, so‘nggi ishlar shuni ko‘rsatadiki, tarmoqning ishlashi oxirgi foydalanuvchilarga yaqinroq ishlov berish orqali yaxshilanishi mumkin [24], [12]. Mobil hisoblash va virtualizatsiya bo‘yicha so‘nggi yutuqlar tufayli qurilma qatlami bulutli tarmoqqa ham birlashtirilishi mumkin [15], [22]. Keyinchalik, aqlli shaharlarni resurslarini
samarali boshqarish, xizmat ko‘rsatish sifatini yaxshilash va energiya sarfini kamaytirish uchun konvergent IoTga asoslangan Bulut tarmoqlari sifatida modellashtirish mumkin.
Ushbu stsenariyda sensorlar, smartfonlar, ulangan transport vositalari va boshqa mobil qurilmalar oddiy so‘nggi nuqtalar emas, balki resurslarni saqlash, sezish va hisoblash nuqatalaridir. Ushbu mavhumlik darajasi bilan ular birgalikda tartibga solinishi va bulut resurslari bilan o‘zaro ta’sir qilishi mumkin. IoTga asoslangan Bulut paradigmasining aqlli shaharlardagi afzalliklaridan ba’zilari quyidagilar:
Kam kechikish: kechikishga sezgir ilovalarni qo‘llab-quvvatlash uchun ishlov berish tarmoqning chegarasiga joylashtirilishi mumkin.
Geografik taqsimot: Bu keng taqsimlangan bulut tizimlariga imkon beradi, chunki qurilma qatlami bulutning faol qismidir.
Keng miqyosli sensor tarmoqlari: Turli provayderlarning SSTlarining o‘zaro ishlashi kattaroq virtuallashtirilgan sensorli platformalarni yaratadi.
Joylashuvdan xabardorlik va mobillikni qo‘llab-quvvatlash: Foydalanuvchilarning joriy joylashuvi xizmatlarning mobilligini ta’minlash uchun ishlatilishi mumkin.
Keyingi bo‘limda biz ushbu bobda ko‘rib chiqilgan tizim modeli bilan tanishamiz, u xizmatlar va qurilmalar nuqtai nazaridan IoTga asoslangan Bulut platformalarining yuqori geterogenligini qamrab oladi.
Biz IoTga asoslangan Bulut tarmoqni graf sifatida taqdim etamiz. Bunda, har xil turdagi tugunlarni (masalan, simsiz sensorlar, aqlli qurilmalar, bulutli serverlar) va hakozolarni (masalan, ZigBee, Wifi, 4G, optik qurilmalar) ko‘rib chiqishimiz kerak. Bundan tashqari, biz ma’lumotlarni to‘plashi va/yoki taqsimlashi mumkin bo‘lgan “aqlli” muhitda xizmatlarning turli sinflarini qo‘lga kiritishimiz kerak. Keyinchalik, grafik tasvirlar yordamida tarmoqni yanada rasmiyroq shaklda matematik tarzda shakllantirish mumkin va shuning uchun uni optimallashtirish soddalashtiriladi.
|
