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

Energy efficient service embedding in iot Networks
Ramka aqlli shahar stsenariysini ko'rib chiqadi, bu erda jismoniy qatlam 89 bilan bog'langan 30 ta IoT tugunlaridan iborat ikki tomonlama simsiz aloqalar, bu IoT tugunlari tarqatiladi .500m × 600m maydonning shahar qismi bo'ylab, bu erda IoT tugunlar turli funktsiyalarni bajarishi mumkin. Quyidagi taxminlar amalga oshiriladi:
• 9 ta turli funksiyalar toʻplami, 4 ta sezish funksiyasi, bitta boshqaruv funktsiyasi va 4 ta ishga tushirish funksiyasi. Har bir IoT tugun faqat shundan to'rtta funktsiyani ta'minlashga qodir virtual tugun so'rovlari bitta funktsiya uchun bo'lganda o'rnatiladi faqat.
• IoT tugunlarini qayta ishlash qobiliyati bir xil CPU chastotalari o'rtasida taqsimlanadi

Taklif etilgan sxema va munozara
Ushbu bo'limda biz EES4IoT deb nomlangan IoTda energiya tejash va tarmoqning ishlash muddatini maksimal darajada oshirish uchun taklif qilingan usulimizni taqdim etamiz. Bizning taklif qilayotgan yo'nalish - bu sensor tugunlarini quvvatlantirish va ularning ishlash muddatini uzaytirish uchun elektr energiyasiga aylanishi mumkin bo'lgan atrofdagi yoki boshqa tashqi manbalardan energiya yig'ishga o'tish.
Avval aytib o'tilganidek, L. Guntupalli va boshqalarning tegishli sxemasi. Muvaffaqiyatli uzatish ehtimoli (STP), past o'rtacha paket kechikishi, yuqori tugun va tarmoq o'tkazuvchanligi, past paket yo'qotilishi va yuqori paket ishonchliligi nisbatini taklif qiladi, shu bilan birga u sensor tugunlarining yuqori tarmoq ishlash muddatiga erishadi, ayniqsa past trafik yoki past tezlikda energiya yig'ish shartlari. Ushbu sxemada paketlarni uzatish faqat ushbu jarayon uchun ikkala paket va etarli energiya mavjud bo'lganda boshlanadi. Sensor tugunida energiya yo'q bo'lsa, sensor tugun lavabodan (simsiz energiya uzatuvchi) energiyani uzatishni so'raydi va keyin qabul qilingan energiya bilan uzatishni yakunlaydi. Ushbu uslub IoT uchun boshqa taklif qilingan energiya tejamkor modellarga ham qo'llanilishi mumkin. M. T. Nuruzzaman va H. V. Ferng [16] taklifi paketlarni jo‘natishni mobil lavabo keraksiz buferlash va ortiqcha yuklarni o‘tkazishdan saqlaganligi sababli energiya sarfini kamaytirishni ta’minlaydigan eng qisqa yo‘lni kafolatlovchi holatga yaqinlashguncha kechiktirishdir. . Bizning fikrimizcha, bu texnika L. Guntupalli va boshqalarning EH sxemasini qabul qilish orqali samaraliroq bo'lishi mumkin. Bu taklif qilingan sxemaga qo'shgan hissamiz. Xususan, datchik tugunlari ishlayotgan vaqtda, keraksiz buferlash va yukni uzatishning oldini olish uchun mobil lavaboning eng qisqa yo‘lni ta’minlaydigan holatga etib borishini kutishi mumkin, u ham avvalroq tekshirishi mumkin va lavabodan energiya bilan bog‘liq fikr-mulohazalarni talab qilishi mumkin. atrofdagi yoki tashqi manbalardan (quyosh, shamol va boshqalar), paketni uzatish uchun energiya etarli bo'lmagan taqdirda. Kutishda bo'lgan sensor tugunida, lavabo uzatish uchun eng qisqa yo'lni kafolatlaydigan holatga yaqinlashguncha energiya yo'qolishi mumkin. Eng qisqa yo'l topilganda, bu vazifani bajarish uchun lavabodan tegishli energiyani so'rash orqali bu muammoni hal qilish mumkin.
1-algoritm uzatilgan paketlarni simsiz datchiklardan kerakli manzilga kam energiya bilan yo'naltirish uchun taklif qilingan EES4IoT yondashuvimizni taqdim etadi. Tugun uchun birinchi harakat uning energiya darajasini tekshirishdir. Agar u past va sezilgan atrof-muhitning to'plangan ma'lumotlarini uzatishni boshlash uchun taqiqlangan bo'lsa, u energiya darajasi uzatish uchun zarur bo'lgan energiyaga yetguncha, qolgan zarur energiyani lavabodan so'raydi. Keyinchalik, u ma'lumotlar paketlarini uzatishni yakunlash uchun eng qisqa yo'lni olish uchun lavaboni kutadi. Shu sababli, EES4IoT nafaqat vaqt xarajatlarini kamaytirishga, balki batareya quvvati cheklangan sensor tugunlarining ishlash muddatini va sensorli tugunlarga texnik xizmat ko'rsatish xarajatlarini (batareyalarini almashtirishga hojat yo'q) yaxshilash orqali energiya samaradorligini oshirishga ham erishishi mumkin. Ushbu nuqtada, 20% energiya/batareya darajasiga ega bo'lgan sensorli tugundan boshqasiga yoki oxirgi foydalanuvchiga aniq ma'lumot yuborilishi kerak deb faraz qilaylik. Ma'lumotlar ko'plab ma'lumotlar paketlaridan iborat. Oddiylik uchun biz ular quyidagicha deb taxmin qilamiz:
ma'lumotlar = {p1, p2, p3, p4, p5, p6, p7, p8}
Bu erda p1 - p8 - uzatiladigan ma'lumotlar paketlari. Bunday holda, biz paketlar bir xil o'lchamga ega deb hisoblaymiz va shuning uchun har bir paket ma'lumotlarning umumiy hajmining 1/8 qismini tashkil qiladi.
1-rasm.
Ma'lumotlar paketlarini uzatish uchun sensor tugunining batareya darajasi: sc1 ma'lumotlarning muvaffaqiyatsiz uzatilishini ("X" belgisi bilan belgilangan p4-p8 ma'lumotlar paketlari), sc2 mobil lavabodan kerakli EH dan keyin muvaffaqiyatli uzatilishini tasvirlaydi va sc3 uzatish boshlanishidan oldin eng qisqa yo'lni topish operatsiyasidan foydalangan holda muvaffaqiyatli uzatish va energiya tejashni tasvirlaydi. Tajribalar 1-algoritm va matematik hisob-kitoblarga asoslangan. Garchi tajribalar real sharoitlarda o'tkazilmasa ham, ular haqiqatga juda yaqin bo'lgan birinchi bahoni ko'rsatadi. 1-rasmda p1-p8 uzatish ma'lumotlar paketlari uchun sensor tugunining batareya darajasi va uchta indikativ stsenariy uchun mos keladigan potentsial energiya tejash ko'rsatilgan. Datchik tugunining energiya darajasi har bir ma'lumot paketini uzatish uchun 5% ga kamaytirilsa, ma'lumotni uzatish muvaffaqiyatli yakunlanmaydi, bu 1-rasm, 1-stsenariyda ko'rsatilgan (rasmda sc1 bilan belgilanadi). Bunday holda, 1-algoritmga asoslanib, sensorli tugun uzatish vazifasini bajarish imkoniyatiga ega bo'lish uchun mobil lavabodan energiya so'raydi. So'ralgan energiya miqdori ma'lumotni uzatish uchun zarur bo'lgan qolgan miqdorga teng. Bunday holda, tenglamaga muvofiq qolgan_energiya = talab qilinadigan_energiya - node_energy, bu 20%. 1-rasm, 2-stsenariyda lavabodan kerakli miqdorda energiya yig'ilgandan so'ng ma'lumotlarning muvaffaqiyatli uzatilishi tasvirlangan. Nihoyat, 1-rasm, 3-stsenariyda sensor tuguni ma'lumotlar uzatishni boshlashdan oldin kerakli darajani yig'ish uchun eng qisqa yo'ldan foydalangan holda taklif qilingan sxemamiz uchun shartli sensor tugunining batareyasi darajasi ko'rsatilgan. Ushbu sinovda bizning hisob-kitobimizga ko'ra, ushbu operatsiya uchun energiya tejash 20% ga o'rnatiladi.