抽象性
移动雾计算器(MFC)是云计算的关键补充物,它在许多方面都有自己的特征。智能移动设备逐年增长并改变形状和格式,即时交互需要和易用网络即刻需要本文通过考虑农村消毒目标,为MFC设想方案提出智能协作政策云向雾扩展的挑战和缺陷从头审查分析政策设计时从特征比较、紧急需要和可能解决办法的角度介绍。细节政策建立带必要实例最后,性能评价基于模拟平台提供往返行程和传输时间校验结果显示,与原候选者相比,我们提案在某些方面大有改进,从而能够在贫困地区部署更多人员。
开工导 言
移动雾计算一号并有网络部署某些方面杰出性能和专长2-4逐步吸引注意力解决实际使用问题,惠及贫困区域象中国这样的城乡发展差距巨大的国家,迫切需要找到解决办法处理有限基础设施问题[5-7紧凑分布当前邻接资源8-10连接边远区与外部世界11-13..农村生命力化进程正在许多地方展开,利用现代技术的综合架构可带来新的开发机会。论文中我们建议智能协作策略 使用移动雾计算 充分利用本地优势 避免操作中可能出现的故障
乡村消毒策略被认为是中国政府下一步重要步骤之一,是决定国家未来方向的关键因素由于人民生活标准、教育水平等差异,需要高效解决方案为这些欠发达区域带来更多进化机会,包括医疗、教育、技术和就业改善在中国,农村地区往往与贫困、距离和基础设施不足以及保守思想相关联。作为计划的一部分,政府希望采取一种方法创建用户友好网络,覆盖边远贫困区并协调实现功能的进展希望它能帮助本地农村公民接受在线教育14在线医疗15并同时创建权威平台介绍更多互联网企业以提供就业机会造福人民16和先进技术17并供应新鲜高质量产品
受上述事实驱动,我们力求寻找合适的解决方案,使用移动雾计算帮助农村消毒过程,并结合具体规划面向贫困区域,以考虑其特殊需要智能协作策略移动雾计算模拟执行验证结果说明我们提案实用性
本文结构如下:2从四种不同角度介绍相关工作利弊都仔细展示段内3政策设计过程介绍泛型思想段内4讨论策略机构细节还提供了必要的实例和证据。段内5聚焦性能比较相关实验、假设和案例均适当导入分析段内6结束整份文件并指出未来工作
二叉相关工作
移动边缘计算已有数项调查和评审工作18号-20码和IoT21号-23号字段中在此,我们主要侧重于四大具体领域最新和典型进展
安全改善Shirazi等[24码确定需要为当前云网络建立安全弹性扩展作者对雾与MEC网络进行全面比较并分析相关需求讨论了经典特征和实施方法以调查系统能力并介绍了部署问题,以突出各种机制的可用性。Rathore等[25码集中关注动态安全服务与有效支持宿主需求之间的矛盾选择过程可建模多标准决策黑阻软套用以确保下或上近似运算符验证程序期间引入实用案例,结果以表格形式提供Bierzynski等[26重云雾边计算的重要性他们建议四种不同机制分配适当构件的工作量此外,本文还分析使用过程的潜在问题,包括透明网关、端对端加密和硬件安全Dang等[27号主张云雾并用,并讨论移动环境数据保护的困难提出了名为区域信任认知的小说模型,保证可靠翻译访问控制机制也为雾节点展示应用性和效率均根据实施结果验证
提高运动能力,Puliafito等[28码简单描述雾计算进化并解释云端关系很难保证移动雾假想原传输连接,作者介绍三种有代表性的情况:公民保健、智能城市监控无人机和游客时间穿梭论文还分析相关问题以说明雾与IoT之间的运动支持Allam等[29集中处理强云和移动终端综合问题并坚持应提供可用资源给移动云计算环境中终端用户多关键问题,如有限计算容量和电池寿命、连通性、数据安全与隐私、延迟性与异质性,并提供了相应的解决方案Tang等[30码担心现有雾计算无法处理多用户和多应用时的移动性因此,作者建议一种趣味容器迁移算法,以降低计算功率和通信延时成本Markov决策过程空间被采纳建立容器迁移模型执行的好处根据原型系统量化展示张等[31号扩展移动性调查从IoT扩展至车辆互联网并宣布当前解决方案的缺陷通过引用智能城市需求,作者主动减轻数据流量负担并提议区域合作雾计算架构服务类型,如从多源获取数据、分布计算和多路传输等均深入讨论内部fog和内部fog资源管理分析
应用支持Bilal等[32码突出视频服务意义,介绍带宽使用和例常使用最近交互博弈需求严格化,本文主要研究高效机制减少传输延迟和其他资源消耗刘等人[三十三检视请求从雾云方面卸载作者坚持认为,如果将节能和社会网络考虑在内,性能是可以提高的。为了降低社会群组执行成本,博弈理论被用来调度计算任务多排队模型描述延时和能量使用Hakiri等[34号不仅表示有必要探索无线网状网络, 并声明跳基路由协议的障碍作者选择软件定义网络化扩展无线雾环境管理可见度评价展示负载平衡、延迟减少和其他能力的结果丁尼35码文中强调光学网络可协同雾计算和网络功能虚拟化支持从能源角度交换数据构建整线性编程模型设计最优处理方法对比其他候选人显示电耗可削减
平台搭建 Alonso-Monsalve等[36号尝试使用存储计算资源避免重分派工作量使带宽饱和提议描述视频下载和视频过滤假想中由自愿者用个人智能设备捐出缓冲区部分多实验执行并模拟结果显示新机制在网络负载、服务器负载和吞吐量方面的性能Roca等[37号引入三层雾计算架构并提议一个新的管弦化机制增强互操作性节点星座和雾函数虚拟化都得到实施,以建立可扩展和遍历式平台还提供了基于详细实例的新服务部署的具体方法。阿里等人[38号指出,虽然云计算是一个大有希望范式,但缺陷仍然显而易见,例如实时视频流转延迟度、移动支持和定位识别论文编写者通过在雾情境内选择联结云提供优化解决方案相关工作量限制设计得当,验证说明概念的可行性Verma等[三十九service远程监控研究 通过智能网关数项实用服务,包括嵌入式数据挖掘和分布式存储得到了解释和支持。完全67名病人的家装IoT设施30天仔细观察贝叶斯信网分类模型响应延时和精度经对比其他基线算法验证
3级政策分析设计
在农村地区教育需求方面,缺少良好的师资资源是一个大问题。使用移动雾计算法集合最佳教职员工,可使学生实时视觉课此外,这种方法还可以为学生提供在线缺省课学习的机会,对学生最少的学校来说尤其如此(由于地理和历史原因)。以这种方式,他们可以交换思想,通过共享系统提出问题,并无延缓地与同侪互动
在某些农村地区医疗条件方面,训练有素的医务人员需求高涨。然而,由于地方政府的预算顾虑和这些区域的生活标准,医疗单位难以招聘到足够技能的工作人员。仍然有关键空缺需要填补移动雾计算能整合本地医疗资源,为病人提供像样医疗也可以通过受监督的病人个人设备提供在线治疗通过采用这种方法,各地区医疗水平的差距不那么明显。目前很难派遣训练有素的医务人员到贫困区向当地医务人员提供指导并治疗当地病人。然而,随着设计良好的移动雾计算平台的完成,全区医务人员有可能学习技能强而无延缓技术,减少物理距离和交通阻塞
目前,政府正试图引进互联网企业进入农村市场,以创造先进技术与就业机会,并引进先前远离贫困区居民日常生活的各种产品其中一些栖息地与外部世界隔绝,信号覆盖差、极端天气和交通条件差。考虑到这些自然劣势,关键是要通过实时设备监督在这些地区采用的物流方法,以确保信使安全并知道交付过程的确切位置。
3.1.特征比较
基于移动雾计算平台结构,预期会增生组合以带来农村消毒基本改变设计网络满足本地人民需要时,应考虑综合因素云计算已经成功和广泛使用,至今已有十多年之久。网络本身有其长处,如高覆盖和大存储空间,但随着实现具体方法需求不断增加,仍然有一些挑战:i)搭建成本:与移动雾计算相比,云计算系统建立可用连接费用昂贵(包括较长部署期和较高价格)。在大多数情况下,这些费用都很大。二)实时响应:云网络上传和下载时间在很大程度上取决于距离和中间设施以及使用中的设备使视频流和交互博弈不稳定三)局部特征:通常,当前移动雾网络以位置为基础,许多农村地区孤立或甚至位于山区。网络地理特征鼓励本地人相互连接实现区域协作
移动雾计算作为现有云网络的扩展和继承者,使笔记本电脑、平板电脑和智能手机等各种便携式设备更容易连接,同时在现有网络中添加新设备也相对方便与云计算相比,雾计算聚焦计算资源边缘,从而减少大型数据处理中心面临的严重风险,如恶意攻击和分布式拒绝服务i)数据传输速度:雾网络在特定区域内建立时,由于通信距离短,参与设备间传输速度比云网络快二)共享存储容量:MFC允许用户安全存储近旁设备数据,这意味着如果完全保证可用性,每个候选者缓冲容量可大为扩展三)成本效益高和资源友好度:建设雾网的成本比云网低得多况且,由于并非所有信息都通过同路由器处理,或同时使用带宽将更加灵活并可保留用于特定需要
这些专业确定雾计算比较适合小范围覆盖、预算相关和实时流需求环境在许多情况下,有效使用雾计算将使农村地区能以更高速度开发并降低成本同时,它也可以保护公司或政府执行实验行动举例说,如果互联网公司打算向边远贫困区提供服务,考虑到地理距离和自然环境,它不确定投资是否有效。通过云计算网络,它首先需要准备整个连接过程,这需要更多时间和资源。未来项目停止后,初级输入量将大得不小,比采用雾计算法大得多,而雾计算法比较易用和易判法方面。
3.2紧急需求
大城市必须建立高度可靠的无线系统从基础设施角度讲,大规模冗余基站的建设是为了保证基本电信信号覆盖WiFi断续续接入点是互联网信号覆盖的强效补充庞大人口和各种应用持续增加各种访问模式的巨大负担和挑战(如低频谱使用、定期传输拥塞)。从端宿产生大数据刺激冗余基站和接入点建设多年以来都目睹了这种流传过程。设计者、实施者和管理者自始即努力提高效率并降低成本从服务角度讲 加密是一种常用方法 实现可靠传输多层次建议多项复杂算法提高安全性,使多路径假想中有可能使用安全性简单理解是,用多条可用路径分发数据包肯定增加采样难度更重要的是,当一条路径失效时传输不会中断,因为数据包可发到其他路径并维护服务证据显示更多路径可带来强可靠性
基于人口移动特征、信息点分布模式、在线商务内容、用户敏感数据等,提供全覆盖度、高带宽、超链接和智能机制以满足大都市用户的各种需求是合情合理的然而,贫困区域紧急需求大相径庭。
第一,人口流动性相对较低,穷人分布不平衡。没有现代交通车辆和方便高速公路,本地人很难拓展例行活动范围。在这种情况下,一基地站容量对小村可能就足够多了。低效和不经济性仅为稀疏聚居地建立个人覆盖更好的方式是用更多基站覆盖大面积合理部署模式需要认真调查
第二,越来越多的数据采集点(植物监控、动物牧养等)和传播点(农业知识培训、文化课程教程等)对本地人连接互联网至关重要为了帮助人们摆脱贫困重担,双向通信高质量和可依赖性是必要的。作为强势支持者,各种候选者都具备这方面的资质
第三,贫困区域部署网络的环境和条件严酷复杂。建线连接有时极难并可能比城市建线耗资三倍或四倍因此,更多无线连接应予考虑和采纳某些混合解决方案还比较可取,如果工程条件允许
3cm3可能的解决方案
对先前需求的合理响应可基于新机制、新技术和最新设备的不同观点生成
第一,优化策略和充分规划应综合考虑总体状况举例说,传统影响因素,如执行困难、人员分布和信号覆盖等,应用来确定基站和接入点的建设模式。以大规模案例为例,图中显示三种模式,即统一式、集中式和分散式一号.选择一卫星图片图解显示本地人位置标有红色基站也可以由现实存取点替换覆盖区加多重六边形基本基础设施还支持下列新政策实施
第二,各种存取模式(2.5G、3G、4G等)生成多路可协同使用,提高可靠性、增强安全性、减少延时性并增加带宽更具体地说,作为聚合节点,它可能同时包含数个用户识别模块卡和1个标准WiFi接口,实现灵活联网原生用户很容易通过电子设备连接它与远程专家通信中间路由器也可以提供加密解密图中显示移动多路传输环境的可靠传输2.
第三,无线LTE可生成微细胞和微细胞可实现与基站合作体积、权重和成本的优异性使这些设备很容易在复杂和恶劣环境中使用。LTE和Ethernet组合法也方便实现工业类产品(CPU、存储器、硬盘等)优先保证可靠性
4级细节政策建立
设计智能协作策略时有多种理由选择单向延时而非往返时间推荐高优先级包快速到达目的地最小前向或后向延迟选择路径最合适
由于没有强制时钟同步当前互联网或其他计算机网络,单向延迟绝对值极难获取,特别是在一些大规模假想中。时钟校准程序中存在的随机差错可能严重混淆测量结果通过目击这些事实,我们建议前一工作相对延迟估计器概念是计算相对差数而不是绝对值实现机制简单为协议栈添加新块然而,我们争辩说,效率可以通过新颖方法进一步提高。
基本线索是改变当前流控传输协议块格式(即数据块和识别块)并封装RDE用成包的相关信息三次变量应用计算每一路径相对延迟通过在包交互程序期间持续更新这些变量,发送者将清楚地知道单向延迟修改
4.1.时间戳用法
发件人端发送(接收)时存储数据包(接收者寄送)时(接收者寄送),只在确认中添加接收者端时间戳即可计算RDE基本假设是接收者一获取数据包即响应(即数据包接收和确认发送接收方之间没有延迟性)。为了证明合理性与可行性,我们审查传输控制协议常规时间戳函数
第一,TCP包头中序列数字段长度32比特,严重限制相应体积的最大值,即232码.高带宽环境中,序列号可能短段内打包,如果需要传输大数据包的话。表示可以在同一网络中看到两个数据包和相同序列号TCP时间戳可用以避免这种尴尬状况扩展序列数空间,帮助发件人和接收人区分数据包并做正确决策程序名称为“防包存序列数”。
第二,在某些实施过程中,TCP仅在数据发送窗口中测取RTT一次数据包发送时将设置转发定时器,发件人收到确认时将计算转存器然而,这种计算值无法精确反映RTT的多样性时标可加到包头中以获取更精确结果而不增加寄件方存储量报到确认时,发件人可直接计算方式使用发时印(包头旁)和接收时印(由本地定时器录制)。如果延迟确认启动,则需要相应的调整举例说,具体的延迟期可由接收者指出并加载确认发件人获取此信息时,RTT值很容易实现
基于以上讨论,TCP包头装时标有两个主要原因优先保护PAWS第二位精确计算RTT并减少发件人的负担
然而,我们争辩说,在SCTP中这两个理由可能不再正确scTP和并发多路传输SCTP案例中序列数字段中仍有32比特,但即使在高带宽网络中也不容易看到包式序列数包,因为每个传输序列数都分配到数据块上(tCP案例中,tn分配到字节中)。只有当用户设备资源非常有限时第二个理由才属实硬件设计演化后,终端性能在TCP时间戳建议后大为改善发送到网络的数据包可与 SSN单选识别点,人们可以在发件人端存储发送时网计算而不消耗过多存储资源与记录发送时印带来的重负相比,向数据包填入更多消息在许多假设中可能更重要
简言之,高性能端主机旨在执行新机程并发多消息到寄件包中,记录发件人端发送时间戳是合情合理的端端主机真正关心存储资源,可实施新程序,向包头添加时印
4.2协议简化
发件人侧除保留发件人时间戳是否合适外,协议简化期间还存在一些困难。
第一个问题是是否让接收者知道RDE结果(即最短延迟后退路径)。如果回答为是,则数据包格式和过程程序都需修改接收器内没有RDE状态记录器,发送器的可能解决办法是将路径标识符嵌入转寄包并引导接收器通过对应路径传输选择ACKlementment但它可能消耗数据包头的宝贵空间额外检验发送者通知过程必须在接收方设计如果回答为“否”,原数据包格式可以保留多数当前多路传输协议中,从一条路径发送的数据包也可以由从其他路径发送 sacks识别机制允许发送者快速更新相关计算变量差错在于发送者可能等待多点时间才能实现先前重发包接收状态在此,我们选择第二个方案以尽量减少两端的修改
第二步研究如何查找数据块触发寄送缓冲区内SACK块为了更好地准备包丢失带回所有数据块,从不同路径发送的所有数据块都存储在发送缓冲区内。解决之道是使用链表连接数据查克和发送时印发件人接收新SACK块时,应查送件缓冲区内的数据块查找相关发件时间戳数据块原结构中记录发送时间戳sack块可能识别多数据块的规则,如延迟sc或sc缺失,发送者应处理最大发时印数据块为“触发数据块”,并使用发送时印更新相应的计算变量
第三组研究如何修改SACK块格式毋庸置疑,发件人想更新相关信息时需要接收器时间戳按照RDE的要求 4字节接收器时间戳SACK块原型和新格式之差显示图3.双方的必要行动将在下文中说明依据Karn算法,重新传输包的SACK不应用计算RTT这是因为原创和复发包都可能触发SACK情况与RDE计算过程相同sacks与发送方正常相区别时,实例中,像FLAGRTX这样的东西可用以表示应忽略的scacks接收器方面,不必再封存接收器时间戳了 sackchucks
第四套是如何处理失序SACK块SCTP机制或CMT-SCTP机制中,寄件方将保留累积SSN值接收新SACK积分和大型累积SSN时,发送者将更新此值并删除输出缓冲区内小特效数据块如果新SCK块有小累积tSN,它将被忽略寄件者计算拥塞窗口增值时,不处理异常scriptscript然而,在新机制中,这种机制可能引起严重问题。常见案例假设SACK块A优先发送路径1,而SACK块B启动路径2它们的进站序列可能因传输延迟差而倒置通常,嵌入SACK块B的累积tne应大于SACK块A发件人会下降SACK块A, 无法更新路径推延大慢的计算变量发件人运抵时处理SACK块A, 也可能找不到相应的发时标, 因为数据块与小SSN删除most sACK块以同样方式处理,无法收集路径1相关信息以反映当前状况为了避免它,发件人应保留数据块发送时间戳直到寄送在同一路径上SACK块识别更重要的是,每个ACK块即使异常也要小心处理
4.3实施程序
四向握手后,将建立CMT-SCTP协会发件人端应设置为0正常数据块(非重发数据块)和正常SACK块(非确认重发数据块)应像普通规则转移,即基于调度机制的预分配路径转移RDE计算后台操作,结果应准备随时进一步使用组合滴出通过重复scacks或超时表示时,重传送数据块将发送到路径上并最小推延反转数据块可快速由寄送到其他路径的反转块确认,因此整体性能不应受到严重影响
讨论过程期间,我们只选择以SCTP为基础的传输协议为修改对象然而,所述方法在多重假想中对TCP协议也是可行的
5级模拟比较
为了更好地评价新策略的性能 综合验证基于NS2和Matlab通用移动雾计算环境使用源节点、中间节点和目的地节点源码详加修改关键参数,如覆盖区、包容量和传输延迟度均按不同需求调整
两项实验加两种假想分别基于运动能力和区间延迟建立例子一说明几个节点随机部署并导致连接弱案例二显示更多节点并创建了大量连接
5.1.实验一
第一次实验侧重于静态状态传输过程期间,参与者可存储并转发内容而不改变位置二例应用显示改进
多跳一圈从源向寄送单包时目标触发RTT关系和跳数图解4(a).例一(蓝线显示)两个策略初始值相近从2跳到10跳可清晰观察差异差值越来越大,直到跳跃数达6原因可能是大包发送 在8HT内完成 在这种情况9或10跳时差值再次加大例二(绿线显示),若多节点加入,可发现相似现象因距离扩增,包转发成本比案例一增加双向曲线浮动法总小 因为它可以选择优选路线
(a)
(b)
传输时间记录分析多包发送时,图中显示4(b).自始至终,所有包均生成例一(红线显示)当500包出现时差值微小上图中很容易显示策略的优缺点,但当单元从ms转换为s时则不明显数据包数增加后,差值再次生成并到达2500数据包设置时最大值案例二(黑线显示)发现X轴等于2000时差值扩大相当有趣例一中无法找到相似变异原因可能是在建立强连通性时提供更多路由选择如果源端节点和目的地节点只有一条路径,则总体延缓度将是一样的,不管采用哪种策略。网络内传送多件“无选项”包对传输效率无益两者都说明新策略的优越性
5.2实验二
第二次实验侧重于动态状态,这意味着相关节点可以在数据交换时改变位置。与前身实验相似的两个案例启动描述复杂过程
图中5(a)RTT变量描述基于跳数增长例一原策略曲线(标有圆形)随强波动而增高更新策略曲线(标方形)保持稳定特征起始点一二改善比率为49.1%和49.5%跳数等于3时,此值降为29.6%不稳定差值模式也可以观察最小和最大增强值为10.8%和34.9%,跳数从4到10案例二 两曲位比案例一高点值得一提的是原创策略波动弱化一种可能的原因是动态强连通性集中节点分布因位置变换,传输可能中断或中断,严重影响曲线趋势所有值均大于90ms
(a)
(b)
图中5(b)传输时间增长基于不同包数例一,原策略更新策略曲线成比例增长改善率分别为34.4%、23.0%、23.8%、22.5%和28.0%。多包抑制原策略的波动,但最后性能仍然不可接受案例二保留这种模式并涉及更多连接约44.1%(或22.1%)总体延缓性可以在最优(或最差)环境下下降包数等于2500时最大差值为24.7s从上表结果看,节点移动作用如果精确使用新策略几乎可忽略不计
6级结论
移动雾计算法已被公认为云计算扩展的强工具解决农村活化过程的实际困难,我们建议基于具体需求制定智能协作政策第一,为处理多应用类别问题进行了重要的初步和讨论。第二,分别介绍时间戳使用、协议简化和执行程序,以详细制定政策第三,两个实验是根据节点移动环境设计每种程序都涉及两种假想和二例案例,以提供全面验证从往返时间和传输时间上看,我们策略的优缺点在使用不同跳和打包数时得到了充分说明。举例说,第二次实验改善比为29.6%,跳数等于3
未来工作将考虑并大规模部署智能协作策略的增强应基于应用反馈实现
数据可用性
支持本研究发现的数据包括在文章内
利益冲突
作者声明他们没有利益冲突
感知感知
这项工作部分得到Grant2017JBM012下中央大学基础研究基金支持,部分得到卡拉梅中国石油大学北京联合基金会支持,部分得到GrantSGRIXTJSFW下中国网格公司项目支持 2016377