Sis tabanlı IoT'de görev aktarım yöntemleri

Sis bilişim, Nesnelerin İnterneti (IoT) ağlarında cihazlar ve bulut arasında düşük işlem gecikmesi ve bant genişliği yükü ile verimli görev işleme sağlar. Bu ağların güvenilirliği, sis sunucularının artan görev türlerini uygun kaynaklara verimli bir şekilde tahsis edebilmesi açısından kritik öneme sahiptir. Bağlantılı Araç Ağları (CVN'ler) gibi dinamik ağlarda, araçlar birbirleriyle ve ulaşım altyapısındaki çeşitli IoT cihazlarıyla iletişim kurar. CVN'lerde araçlar, dinamik koşullar nedeniyle görev aktarımı sorunları yaşayabilir. Bu tez, sis bilişim tabanlı IoT ağlarında görev aktarımında kaynak kullanımını artırmak ve işlem gecikmesini azaltmak için çözümler sunar. P4 teknolojisi ile kaynak tahsisini optimize ederek görev aktarımı iyileştirilmiştir. Ayrıca, CVN'lerde dinamik yapıyı yönetmek için mobilite odaklı protokoller geliştirilmiştir. İlk olarak, gecikme ve hesaplama yükü açısından ağ performansını iyileştirmek amacıyla P4 teknolojisini kullanan Sis Bilişim Ağları için P4 Destekli Görev Aktarım Şeması (TOS-P4) adı verilen yeni bir görev aktarma şeması önerilmektedir. Akıllı Ulaşım Sistemi (ITS) senaryosunda değerlendirilen TOS-P4, geleneksel Yazılım Tanımlı Ağ kontrolcüsü destekli görev aktarım şeması (TOS-SDN) ile karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, TOS-P4, kaynak kısıtlı (RP) sis sunucularında alınan görevlerin bekleme sürelerinde TOS-SDN'ye göre 6.54 kat daha kısadır. Ayrıca RP sunucularında ortalama bekleme süresi kaynak zengini (RR) sunuculara göre 30 kat daha uzundur. Geleneksel sabit konumlu sis ağları, dinamik trafik bilgisi yakalamak için yetersizdir, fakat mobil sis bilişim yakındaki araçları kullanarak hızlı görev işleme olanağı sağlar. Bu tezde ikinci olarak, CVN'lerde kaynak kullanımını optimize etmek ve verimli görev işleme sağlamak için mobilite odaklı kaynak kullanım protokolü olan MobTORU ve görev aktarım algoritması önerilmektedir. Önerilen protokol ve algoritma, gerçek araç hareket izleri içeren gerçek dünya veri kümesi kullanılarak değerlendirilmiş ve genel sistemde %93.8, işlenen görevlerde ise %99.9 verimlilik sağlamıştır. CVN'lerde görev aktarımı, yüksek hesaplama talepleri ve dinamik ağ koşulları nedeniyle önemli bir zorluk teşkil etmektedir. Geleneksel statik konumlu sis ağları, dinamik trafik ağı koşullarına uyum sağlamakta zorlanır, kaynakları verimsiz bir şekilde tahsis eder ve yüksek kullanım ve bakım maliyetleri taşır. Mobil sis bilişim ise adaptif ve verimli görev işleme sağlar. Bu tezde son olarak, CVN'lerde görev işleme verimliliğini artırmak için çoklu atlamalı görev aktarımı ve kaynak kullanım optimizasyonunu birleştiren yeni bir mobilite odaklı protokol olan Mx-TORU tanıtılmaktadır. Mx-TORU, kaynakları verimli bir şekilde kullanmayı hedefler ve daha önce önerilen MobTORU protokolünü tamamlar. Kapsamlı deneyler yaklaşımımızın etkinliğini kanıtlayarak çok atlamalı görev boşaltma yöntemlerinin, tek atlamalı yöntemlere göre %17,8'e varan oranda daha iyi performans gösterdiğini göstermektedir. Ayrıca, önerilen protokol ve RELiOff algoritması, çeşitli test senaryolarında tutarlı bir şekilde en az %5'lik bir etki artışı sergilemiştir. Sonuç olarak, bu tez özellikle CVN'lerde olmak üzere sis tabanlı IoT ağlarındaki görev aktarım zorluklarını ele almaktadır. P4 destekli görev aktarım şeması ve mobilite odaklı protokolleri kullanarak kaynak verimliliğini artırır ve gecikmeyi azaltır. Tezin karşılaştırmalı analizleri, geleneksel yöntemlere göre daha üstün performans göstererek IoT'de sis bilişiminin verimliliğini ve güvenilirliğini arttırır. Yeni metodolojilere ve karmaşık ağlarda görev boşaltma ve kaynak yönetimini optimize etme konusunda gelecekteki araştırmalara katkıda bulunur.