O’zbekiston Respublikasi Oliy va o’rta maxsus ta’lim vazirligi Toshkent davlat iqtisodiyot universiteti Samarqand filiali Raqamli iqtisodiyot, axborot texnologiyalari va matematik usullar kafedrasi

Yilning eng yuqori soatlarida energiya sarfini kamaytirish.
Jo'g'rofiy mintaqaga va biznesning mahalliy elektr distribyutor bilan tuzgan shartnoma turiga qarab, elektr energiyasining narxi kunning vaqti va yil fasliga qarab o'zgarishi mumkin. Misol uchun, elektr energiyasi, odatda, elektr tarmog'ida elektr energiyasiga talab eng yuqori bo'lgan issiq yoz kunida eng yuqori soatlarda eng qimmat. IoT qurilmalari ikki yo‘ldan biri yoki har ikkala usulda pik soatlarda binoning foydalanishi va elektr energiyasi narxini kamaytirishi mumkin:

Bino egalari kommunal xizmatlar taklif qiladigan talablarga javob berish dasturlarida ishtirok etishlari mumkin. Kommunal xizmatlar tarmoqdagi elektr energiyasi eng yuqori talab va shu tariqa eng yuqori bo‘lgan kunning eng yuqori soatlarida konditsioner kabi binoning eng yuqori talabiga javob beradigan yirik qurilmalarni vaqtincha o‘chirish uchun IoT qurilmalariga signal yuboradi. narx. Shu tarzda, kommunal xizmatlar butun tarmoqning eng yuqori talabini boshqaradi va talabning bir qismini qisqartirish orqali quvvatni oshirish yoki tarmoqdagi jami ishlab chiqarishga bo'lgan ehtiyojni kamaytiradi. Kommunal xizmatlar talabga javob berish dasturlarida ishtirok etuvchi korxonalar uchun sezilarli iqtisodiy rag'batlar beradi. Binoning real vaqt rejimida energiya sarfini kuzatish uchun aqlli termostatlar va yoritish tizimlari kabi IoT qurilmalaridan foydalangan holda, ob'ektlar rahbarlari eng yuqori soatlarda talabni kamaytirish uchun binodagi ba'zi elektronika tomonidan energiyadan foydalanish jadvalini o'zgartirishi mumkin. Shu tarzda, elektr energiyasining arzonroq narxlari ba'zi yirik qurilmalarni ishlatish uchun ishlatilishi mumkin. Misol uchun, menejerlar yuvish va quritgichlarni kechqurun ishlash uchun rejalashtirishlari mumkin.

So'nggi o'n yillikda narsalar Interneti (IoT) barcha kundalik jismoniy ob'ektlarni Internetga ulashga intilayotgan yangi texnologik inqilob sifatida o'rnatildi. IoT bir-biri bilan ma'lumot almashishi va rejalashtirilgan vazifalarni bajarishi mumkin bo'lgan noyob narsalarning ulkan global tarmog'ini yaratadi va bu o'z foydalanuvchilariga katta foyda keltiradi. Biroq, optimal samaradorlikni ta'minlash uchun hisobga olinishi kerak bo'lgan ko'plab omillar mavjud. Kiber-fizik tizimlarda (CPS) IoT cheklangan sezish, saqlash va hisoblash imkoniyatiga ega bo'lgan katta miqdordagi sensorlardan foydalanadi. Eng katta muammolardan biri energiya iste'moli hisoblanadi, bu sensor tugunlarida cheklangan energiyadan foydalanish usuliga bog'liq. Ma'lumki, simsiz sensorlar tarmog'idagi (WSN) sensor tugunlari energiya, xotira, hisoblash tezligi va aloqa o'tkazish qobiliyati kabi cheklangan resurslarga ega . Shu sababli, tarmoq unumdorligi o'rtacha boshqaruv paketi qo'shimcha xarajatlari, o'rtacha energiya iste'moli, oxirigacha kechikish, paketlarni etkazib berish nisbati, tarmoqning ishlash muddati va boshqalar kabi turli parametrlarga asoslangan baholashni talab qiladi. O'tkazilayotgan ma'lumotlar miqdorini kamaytirish va/ yoki uzatish uchun iste'mol qilinadigan energiya tarmoqning ishlash muddatini sezilarli darajada uzaytirishi va tugunlarni qayta joylashtirish, texnik xizmat ko'rsatish va tarmoq quvvatining uzilishi xarajatlarini kamaytirishi mumkin . Boshqa tadqiqotlar klasterlash kontseptsiyasini ta'kidlaydi. WSN-larda klasterlash sensorli tugunlarning energiya sarfini minimallashtirishning samarali usuli hisoblanadi. Ushbu usul marshrutlash algoritmlariga WSN larning ishlash muddatini yaxshilash uchun ularni takomillashtirish uchun qo'llanilishi mumkin. Yagona IoT qurilmasi cheklangan hisoblash, saqlash va aloqa resurslariga ega, bu esa aniq vazifalarni bajarish talabiga javob bera olmaydi. Shuning uchun IoT qurilmasidan tashqari resurslarni topish va undan foydalanish rejalashtirilgan vazifalarni bajarishga yordam berishi kerak. Mashhur texnika bulutli hisoblashdir . Biroq, bulutli hisoblash yuqori kechikishlarga olib kelishi mumkin, chunki bulutli server IoT qurilmalaridan uzoqda joylashgan . Ushbu muammoni hal qilish uchun Cisco 2012 yilda tumanli hisoblash kontseptsiyasini ishga tushirdi . Tumanli hisoblash kelajakdagi sanoat uchun istiqbolli texnika bo'lib, IoT-da past kechikish xizmatlarini taqdim etadi. Biroq, IoT-da ushbu texnikani amalga oshirish uchun aloqa muammosi qiyin masala bo'lib qolmoqda. Tuman tugunlarining hisoblash va saqlash hajmi yuqori bo'lsa-da, IoT qurilmalari va tuman tugunlari o'rtasidagi aloqasiz, IoT qurilmalari tuman tugunlari tomonidan taqdim etilgan resurslardan foydalana olmaydi. Boshqacha qilib aytganda, ba'zi hollarda tuman tugunlarining katta hajmdagi hisoblash, saqlash va boshqa resurslarini almashtirish uchun kam miqdordagi aloqa resurslaridan foydalaniladi . Sensor tugunlari odatda sezish sohasida statikdir. Sensor tugunining radio diapazoni qisqa, shuning uchun manba tugun sensorlari va tayanch stantsiya o'rtasida ko'p tarmoqli aloqa sezilarli. Ma'lumot yig'uvchisi, xuddi lavabo kabi, manbani sezuvchi qurilmalardan ma'lumotlarni yig'ish orqali tayanch stantsiyaga ko'p bosqichli ma'lumotlarni uzatishda muhim rol o'ynaydi. Bu tumanni hisoblash arxitekturasi uchun qurilma sifatida ham tanilgan . Muammo shundaki, ma'lumot yig'uvchiga yaqin bo'lgan tugunlar batareyalarini boshqa tugunlarga qaraganda tezroq bo'shatadi. Bu muammo "energiya teshigi muammosi" deb nomlanadi . Shu sababli, IoT tarmoqlarida energiya samaradorligini oshirish, ayniqsa batareya quvvati cheklangan IoT qurilmalari uchun muhim ahamiyatga ega. Energiya yig'ish atrofdagi (quyosh va/yoki shamol kabi) yoki boshqa energiya manbalaridan (masalan, tana issiqligi, barmoq urishi va oyoq urishi) energiya yig'ish va bu energiyani elektr energiyasiga aylantirishni anglatadi. Tashqi manbalardan energiya tugunlarning tirik qolish muddatini (umr bo'yi) ko'paytirish uchun ularni quvvatlantirish uchun to'planishi mumkin. WSNda sensor tugunlari muhim kamchilikka ega, bu ularning asosiy quvvat saqlash blokidagi cheklangan energiya, agar sensor tugun uzoq vaqt davomida ishlayotgan bo'lsa, tezda tugashi mumkin. Shunday qilib, o'rnatilgan datchiklarning yaqin atrofidan muhofaza energiyasini yig'ish kontseptsiyasi allaqachon mavjud edi. batareyalarini to'ldirishni va sensor tugunlarini to'g'ridan-to'g'ri quvvatlantirishni taklif qilishdi. Atrof-muhit tizimlarida energiya yig'ishning qo'llanilishi sensor tugunlarining batareya quvvatiga bog'liqligini yo'q qiladi va batareyalarni almashtirish uchun zarur bo'lgan texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Energiya yig'ish WSNning ishlash muddatini sezilarli darajada oshirdi va yangi qurilmalarni ancha ishonchli qildi. Energiyani yig'ish tufayli, eng uzoq umr ko'rishning umumiy sxemasi yaxshi adekvat natija berishi bilan birga, mavjud energiya miqdori bilan mumkin bo'lgan eng yaxshi natijalarni beradi. Ushbu maqolada biz IoT (EES4IoT) uchun yangi energiya tejamkor sxemasini taqdim etamiz, u ikki xil texnikani, energiya yig'ish va paket uzatishni kechiktirishni birlashtiradi. Bu bizning taklif qilayotgan usulimizning maqsadi. Eksperimental natijalar tarmoqning ishlash muddatini uzaytirish, texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini kamaytirish va ma'lumotlarni uzatish uchun eng qisqa yo'lni topishni ko'rsatadi. Qog'ozning qolgan qismi quyidagicha tashkil etilgan. Tegishli ishlarning qisqacha mazmuni II bo'limda keltirilgan. III bo'limda adabiyotda tavsiya etilgan usullar va ishlash ko'rsatkichlari keltirilgan. IV bo'lim biz taklif qilayotgan energiya tejamkor sxemasini o'z ichiga oladi, V bo'lim esa tadqiqot bo'yicha foydali xulosalar bilan maqolani yakunlaydi va kelajakda mumkin bo'lgan yo'nalishlarni beradi. Energiya samaradorligining katta muammosi bo'lgan IoT ilmiy sohasida ko'plab tadqiqotlar olib borildi. WSN uchun to'liq kuzatish va mahalliylashtirish algoritmi M. Akter va boshqalar tomonidan taqdim etilgan. da, bu energiya iste'moli, noto'g'ri kuzatish va noto'g'ri lokalizatsiya muammolariga duch keladi. M. Nikolov va Z. J. Haas [3] da energiya tejamkor WSNlar uchun yangi kodlangan zondlashni taklif qilmoqdalar, bu nazariy jihatdan optimal kooperativ uzatish taqsimlangan nur hosil qiluvchi arxitekturalarning kamida 80% energiya tejashga erishadi. WSNlarda har bir tugunning energiyasidan samaraliroq foydalanish va ularning energiya sarfini muvozanatlash uchun mobil cho'kish tugunlari kontseptsiyasi Y. Gu va boshqalar tomonidan taklif qilingan. Ushbu cho'milish tugunlari tarmoqda ma'lum bir tezlikda ma'lum yoki tasodifiy yo'lda harakat qilish va mobil vazifa davomida yaqin tugunlardan ma'lumotlarni yig'ish qobiliyatiga ega. Shunday qilib, lavabo tugunlarining uzluksiz harakati tufayli ba'zi tugunlar doimo issiq nuqtaga aylanadigan lavabo tugunlariga yaqin bo'lmaydi. Shuning uchun, lavabo tugunlari atrofidagi tugunlarning energiya iste'moli ham muvozanatlangan. P. Zhong va F. Ruan da WSNlar uchun energiya tejamkor bir nechta mobil lavaboga asoslangan marshrutlash algoritmini taklif qiladilar, bu erda butun tarmoq qaysi mobil lavabolar sonida eng yaxshi tarmoq ishlashiga erishilganligini tekshirish uchun bir nechta klasterlarga bo'linadi. Yo‘l chegaralangan mobil moslamali mobil datchik tarmoqlari uchun kam energiya sarfini yo‘naltirish protokoli M. T. Nuruzzaman va H. V. Ferng tomonidan taqdim etilgan. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, ularning taklif qilingan sxemasi energiya sarfini samarali ravishda kamaytirishi va hatto yuqori tezlikdagi mobil lavabo uchun etkazib berish nisbatini oshirishi mumkin.
S. S. Roy va boshqalar. ning katta muammosida ko'plab afzalliklarga erishadigan yangi ma'lumotlarni marshrutlash texnikasini taqdim eting tarmoqning ishlash muddatini uzaytirish uchun sensor tugunining cheklangan energiyasidan yaxshiroq foydalanish. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatadiki, tavsiya etilgan marshrutlashning ishlashi o'rtacha nazorat paketi energiya iste'moli, o'rtacha energiya iste'moli, ma'lumotlarni etkazib berish kechikishi va pastdan oxirigacha kechikish nuqtai nazaridan ustundir, shu bilan birga u energiya teshigi muammosini hal qiladi va katta imkoniyatlarga ega. IoT ilovalari uchun potentsial L. Guntupalli va boshqalar. Yangi talab bo'yicha energiya so'rovi (OER) mexanizmini taklif qiling, bu simsiz energiya yig'ish quvvatiga ega IoT tarmog'ining kechikish ishlashini yaxshilashni va'da qiladi, ayniqsa kam trafik yoki kam energiya yig'ish sharoitida. B. M. Li akkumulyator bilan cheklangan IoT tarmoqlarida katta MIMO-OFDM ning energiya samaradorligini oshirishni o'rganadi. Taklif etilayotgan tadqiqot shuni ko'rsatadiki, yopiq shakldagi yondashuvlar yuqori energiya samaradorligiga ega massiv MIMO-OFDM asosidagi batareya cheklangan IoT tarmoqlarini loyihalash uchun foydali vosita sifatida ishlatilishi mumkin. H. Qin va boshqalar. IoT-da ko'p tarmoqli ma'lumotlarni yetkazib berish uchun Dual-Interfeys Dual-Pipeline Scheduling (DIPS) sxemasini taklif qiling, bu tarmoq energiya sarfini minimallashtirishi va aniq kechikishlarni qondirishi tufayli energiya samaradorligini ta'minlaydi. talablar. X. Shao va boshqalar. Tumanli hisoblashda tuman qatlami va IoT qurilmasi qatlami o'rtasida aloqa xizmatini ta'minlash uchun ortogonal bo'lmagan ko'p kirish (NOMA) deb nomlangan ko'p kirish texnikasini joriy etish va shu bilan ular ikki bosqichni o'z ichiga olgan dinamik hamkorlik tizimini taklif qilishadi. Boshqa mavjud sxemalar bilan solishtirganda IoT qurilmalari o'rtasida adolatni ta'minlash bilan birga yuqori spektr samaradorligiga erishing. B. Xodabaxshi va M. Xalili da koʻp tarmoqli simsiz sensorli tarmoqlarda chiziqli tarmoq kodlash koeffitsientini tanlash uchun energiya tejamkor algoritmni va lavabolar maʼlumotlarni dekodlash qobiliyatiga ega boʻlishini taʼminlash yechimini taklif qiladilar. Taklif etilayotgan algoritm energiya sarfini kamaytirishni ta'minlaydi, shu bilan birga tarmoq o'tkazuvchanligini va energiya samaradorligini oshiradi. Shu sababli, WSN-larda yukni muvozanatlash, ishonchlilik va ishlash muddati kabi tarmoq muammolari yaxshilanadi.
R. M. Zuhairy va M. GH Al Zamil simsiz infratuzilmaning ishlash muddatini uzaytirish maqsadida tavsiya etilgan bashorat modeliga asoslangan energiya tejamkor yuk balanslash strategiyasini taklif qiladilar. Ushbu strategiya xatolik darajasini sezilarli darajada kamaytiradi va WSNlarning ishlash muddatini aniq oshiradi. Klasterlash kontseptsiyasi va uning afzalliklari WSNning energiya samaradorligini oshirish uchun yangi sxemani taklif qilgan G. Ramamurti tomonidan tahlil qilingan. Ushbu sxema tayanch stansiyalarni tegishli joylarga joylashtiradi, shunda datchiklardan tayanch stantsiyalargacha bo'lgan kvadrat Evklid masofalari minimallashtiriladi. Yana bir yangi klasterlash mexanizmi A. Shankar va N. Jaisankar tomonidan taklif qilingan bo'lib, u uzatishning har bir aloqa bosqichida eng yuqori qoldiq energiyaga ega bo'lgan klaster boshini tanlaydi va shuningdek, klaster boshlaridan tayanch stansiyagacha bo'lgan eng qisqa masofani hisobga oladi. Simulyatsiya natijalari shuni ko'rsatadiki, taklif qilingan mexanizm boshqa ma'lum klasterlash sxemalariga nisbatan tarmoqning ishlash muddatini uzaytiradi.
Va nihoyat, boshqa tadqiqotlar WSNlarning energiya yig'ishini ta'kidlaydi. A. Rashid va boshqalar energiya taklif qiladi va klasterga asoslangan WSNda energiya tejashni yaxshilaydigan klaster boshlari uchun yig'ish tizimi. Energiyadan xabardor klasterlash standartlarini qo'llash orqali batareyadan foydalanish va hisoblash xarajatlarini kamaytirish mumkin. Ushbu bo'limda biz tarmoqdagi umumiy energiya samaradorligini oshirish uchun qo'llaniladigan usullarni taqdim etamiz (masalan, WSN yoki IoT). Ular so'nggi yillarda taklif qilingan barcha eng mashhur texnikalarni o'z ichiga oladi va tarmoq ishlash ko'rsatkichlari qatorida tasdiqlangan sezilarli yaxshilanishlarni taqdim etadi. Keyinchalik, energiya teshigi muammosi, paket yo'qolishi, paketning kechikishi va tarmoqning ishlash muddati kabi tarmoq muammolari bilan shug'ullanadigan ishlash ko'rsatkichlarini tasvirlaymiz.