ارائه ­دهنده:
کیمیا قاسمی

  استاد راهنما:
دکتر زینب موحدی
 

دکتر ابوالفضل دیانت
 دکتر سعید صدیقیان کاشی


زمان : ۲۵ بهمن ماه ۱۴۰۲

  ساعت ۰۸:۰۰

چکیده پایان نامه :

امروزه با توسعه نسل جدید شبکه‌های ارتباطی و پیشرفت دستگاه‌های اینترنت اشیا، شاهد تحولی عظیم در ظهور برنامه‌ها و کاربردهای جدید می‌باشیم. محدودیت در اندازه، توان محاسباتی و انرژی دستگاه‌های اینترنت اشیا از جمله چالش‌های اساسی این بستر می‌باشد که موجب می‌شود دستگاه‌ها توان اجرای برنامه‌هایی که منابع پردازشی زیاد و تاخیر کم را لازم دارند، نداشته باشند. رایانش لبه یک معماری و فناوری امیدبخش برای کاهش میزان تاخیر، بهبود میزان مصرف انرژی و کارایی دستگا‌ه‌های اینترنت اشیا می‌باشد. این معماری با ارائه منابع پردازشی و ذخیره‌سازی در لبه شبکه و در نزدیکی کاربر ظرفیت دستگاه‌های اینترنت اشیا را برای انجام برنامه‌های کاربردی بهبود می‌بخشد. با وجود پیشرفت‌‌های اخیر در شبکه‌های مخابراتی، همچنان مناطق روستایی و کوهستانی از کیفیت کافی برخوردار نیستند. علاوه بر این، در مناطق شهری نیز در زمان‌هایی که حجم ترافیک زیاد است، شبکه‌های مخابراتی نمی‌توانند کیفیت تجربه‌ی مورد نیاز کاربر را در عین اجتناب از تاخیرهای ارتباطی تامین کنند. بنابراین، یکی از راه‌های پیشنهاد شده استفاده از ایستگاه‌های غیر ثابت از جمله پهپادها  هستند که در دهه گذشته به طور فزاینده‌ای مورد توجه صنعت و پژوهشگران قرارگرفته است. افزون بر کاربردهای پیشین نظامی، امروزه پهپادها در کاربردهای مختلف صنعتی و تجاری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین، با توجه به ویژگی تحرک‌پذیری پهپادها می‌توان آن‌ها را به عنوان ایستگاه‌های پایه هوایی برای افزایش پوشش، ظرفیت و قابلیت اطمینان در این شبکه‌ها استفاده کرد و انعطاف‌پذیری سیستم را بهبود ‌بخشید.
با توجه به مزایای رایانش لبه، می‌توان با تجهیز پهپادها به منابع رایانشی و ذخیره‌سازی مناسب از تخلیه‌بار محاسباتی به پهپاد برای رفع چالش‌های دستگاه‌های اینترنت اشیا بهره برد. با این وجود، استفاده از پهپاد مجهز به رایانش لبه با چالش‌هایی از جمله انتخاب پهپاد بهینه برای تخلیه‌بار، لحاظ توامان برنامه ریزی مسیر پهپادها و تصمیم تخلیه‌بار محاسباتی، و کارایی انرژی با توجه به محدودیت باتری پهپادها و گره‌های اینترنت اشیا روبرو می باشد. با وجود لحاظ توامان تخلیه بار و برنامه‌ریزی مسیر در کارهای موجود، غالب این کارها کارایی انرژی را مد نظر قرار نداده‌اند. همچنین، کارهای موجود در مدل‌سازی انرژی، تنها انرژی مصرف شده در پهپادها را لحاظ نموده و انرژی مصرف شده در دستگاه‌های اینترنت اشیا جهت تخلیه بار یا اجرای محلی وظایف باقی‌مانده را در نظر نمی‌گیرند.
در این پژوهش، ابتدا، برای ارائه پشتیبانی محاسباتی دقیق و کارآمد، از یک الگوریتم موقعیت‌یابی هوشمند در زمان واقعی برای به دست آوردن اطلاعات مکان دقیق گره‌های اینترنت اشیا استفاده شده است. سپس، مسئله توامان برنامه‌ریزی مسیر پهپاد و تخلیه‌بار محاسباتی را با هدف به حداکثر رساندن کارایی انرژی کل سیستم مدل‌سازی می‌کنیم. به علاوه، به منظور حل مسئله پیشنهادی، یک الگوریتم برنامه‌ریزی مسیر و تخلیه‌بار محاسباتی مبتنی بر مجموعه پوششی کارآمد پهپادها پیشنهاد می‌گردد. برای به دست آوردن این مجموعه و به حداکثر رساندن کارایی سیستم، از ارتباطات و توافق‌های اجماعی بین گره‌های اینترنت اشیا استفاده می‌گردد. نتایج ارزیابی روش پیشنهادی نشان می‌دهد این روش، کارایی انرژی را تا ۱۳۷ درصد و میزان مصرف انرژی را تا ۲۸ درصد نسبت به کارهای پیشین بهبود می بخشد.
کلمات کلیدی:
تخلیه‌بار محاسباتی، رایانش لبه، شبکه‌های مبتنی برچند پهپاد


 

مکان: دانشکده مهندسی کامپیوتر، طبقه ۲  ،اتاق دفاعیه دکتری