ارائه مدلی جدید برای کاهش مصرف انرژی در اینترنت اشیا صنعتی با استفاده از الگوریتم بهینه سازی مرغ دریایی

در عصر کنونی اینترنت اشیا به واسطه وارد کردن اشیا مشتری ها و فعالیت ها به دنیای اینترنت محرکی برای نوآوری ها و فرصت های جدید بوده و زمینه ساز انقلاب در صنایع شده است به نحوی که به تبعیت از آن نسل چهارم صنعت معرفی شده است. از آنجا که مراکز داده ابری در فاصله چند گامی از دستگاه های اینترنت اشیا قرار دارند پردازش داده های اینترنت اشیا صنعتی با استفاده از دستگاه های اینترنت اشیا برای ابر امکان پذیر نیست. چرا که با چالش هایی همچون تاخیر در انتشار داده ها، تراکم شبکه و افزایش زمان پاسخگویی به درخواست ها مواجه خواهد شد. برای غلبه بر این چالش رایانش مه پیشنهاد شده است. اما اگر ظرفیت گره های مه نیز نتواند پاسخگوی آنها باشد شبکه با عدم تعادل بار مواجه شده و سربار محاسباتی گره های مه به طرز چشمگیری افزایش می یابد. برای غلبه بر کاستی های موجود به ویژه مصرف انرژی در اینترنت اشیا صنعتی یک روش جدید معرفی شد. در مدل پیشنهادی به ازای هر درخواست ابتدا نیازمندی های منابع مختلف توسط مولفه تحلیل نیازمندی های برنامه کاربردی استخراج می گردد. در زمان سرویس دهی به درخواست ها مولفه ارزیابی موجودی منابع بصورت مستمر میزان موجودی منابع در لبه های شبکه را کنترل نموده و آخرین وضعیت منابع را در اختیار مولفه جایابی سرویس محیط IIoT قرار می دهد. در فاز اول، میانگین بارکاری سلول های مه درخواست های (کاربران) در برهه های قبلی ثبت و براساس آن با بکارگیری شبکه عصبی بارکاری در برهه زمانی بعدی پیش بینی می شود. سپس در فاز دوم برای انتخاب بهترین جایابی برنامه های کاربردی جهت اجرای درخواست های کاربران از الگوریتم بهینه سازی مرغ دریایی استفاده شد. روش پیشنهادی در محیط نرم افزاری متلب پیاده سازی شده و برای جایابی برنامه های کاربردی صنعتی شاخص هایی همچون انرژی مصرفی، بار محاسباتی گره های مه و زمان پاسخگویی را در نظر دارد. کارآیی الگوی پیشنهادی پژوهش در شاخص های ارزیابی تعادل بار، انرژی مصرفی، زمان پاسخگویی، بهره وری منابع و پیچیدگی محاسباتی مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج حاصل با طرح پایه مقایسه شد. بررسی نتایج نشان داد که طرح پیشنهادی در شاخص های زمان پاسخگویی، تعادل بار، انرژی مصرفی، بهره وری منابع و پیچیدگی محاسباتی به ترتیب ۱۴.۲ درصد، ۹.۷ درصد، ۱۳.۸ درصد، ۲۰.۳ درصد و ۸.۶ درصد نسبت به طرح پایه بهتر عمل کرده است.

کلیدواژه ها:

اینترنت اشیا صنعتی ، انرژی مصرفی ، جایابی برنامه های کاربردی ، الگوریتم بهینه سازی مرغ دریایی