طراحی مسیرچندپهپاد با هدف بهره وری انرژی در رایانشی لبۀ چند دسترسی سیار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیاردانشکدۀ مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشآموخته کارشناسی ارشد، دانشکدۀ مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران

3 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدۀ مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

از پهپادها به‌عنوان سرویس‌دهنده لبۀ سیار جهت پردازش و انتقال داده می‌توان‌ استفاده کرد که در شرایط بحرانی مثل حوادث غیرمترقبه، به ویژه در مناطق دوردست می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. با توسعه رایانش لبه، اینترنت اشیاء با حجم زیادی از داده‌ روبروست که نیازمند بهره‌وری انرژی است. فرضیه مورد تحقیق این مقاله این است که بهینه‌سازی مسیر طولانی این پهپادها برای جمع‌آوری اطلاعات با استفاده از تکنیک اتصال به چندین پهپاد به‌جای قرار دادن سرویس‌دهنده‌های لبه بر ایستگاه‌های ثابت، می‌تواند منجر به پیدا کردن نقطه بهینه مصرف انرژی شود. در این مقاله، ابتدا مدلی برای استفاده از چند پهپاد به‌عنوان سرویس‌دهنده لبۀ سیار جهت پردازش داده‌های دستگاه‌های اینترنت اشیاء پیشنهاد می‌کنیم، و سپس رویکردی جدید برای طراحی مسیر اولیۀ پهپاد با تکنیک مسئلۀ فروشندۀ دوره‌گرد چندگانه ارائه می‌دهیم. به این منظور و باتوجه ‌به این نکته که مسئلۀ فروشندۀ دوره‌گرد چندگانه راه‌حلی از مرتبه چندجمله‌ای ندارد، مسیر حرکت پهپاد را با استفاده از الگوریتم ژنتیک حل می‌کنیم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که افزایش تعداد پهپادها به‌طور قابل توجهی کارایی انرژی را فراتر از یک نقطه مشخص بهبود نمی‌بخشد. به‌طور خاص، مسیر بهینه برای دو پهپاد پس از 150 تکرار الگوریتم ژنتیک به دست می‌آید، در حالی که پنج پهپاد می‌توانند تنها پس از 50 تکرار به همان نتیجه دست پیدا کنند. فراتر از این نقطه، افزایش تعداد پهپادها منجر به بهبود قابل توجهی در بهره‌وری انرژی نشد که این همان آستانه مطلوب است. بنابراین، این مطالعه نتیجه می‌گیرد که تنها با استفاده از پنج پهپاد می‌توان به ۶۰ دستگاه اینترنت اشیاء به‌طور موثر خدمت رسانی کرد و در مصرف انرژی صرفه‌جویی کرد. این تحقیق روش‌های کارآمدی را برای تسهیل تحقیقات بیشتر در زمینه بهره‌وری انرژی در شبکه‌های ارتباطی به کمک پهپاد ارائه می‌کند.





 

کلیدواژه‌ها