Alocação de Recursos em Edge e Cloud Computing para Atender Dispositivos de IoT: Uma Análise Rumo ao 6G

• Samuel Moreira Abreu Araújo UFSJ
• Mayron César de Oliveira Moreira UFLA / UFMG
• Geraldo Robson Mateus UFMG

DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2024.1307

Resumo

Dispositivos de Internet das Coisas (IoT) demandam atualmente processamento rápido, sendo as tecnologias de Edge Computing (EC) e Cloud Computing (CC) frequentemente utilizadas para este fim. Este artigo apresenta uma definição e um modelo matemático para o problema de integração de sensores de IoT, EC e CC em ambientes de Cidades Inteligentes. O modelo prevê que, caso seja oportuno, as demandas dos sensores podem ser processadas em dispositivos de CC alugados sob demanda. Adicionalmente, é apresentado um estudo sobre as gerações de tecnologias de comunicação, até o 6G. Em experimentos computacionais, considerando essas tecnologias, ao adotar a tecnologia 6G, o atraso fim a fim no atendimento da demanda de um sensor é de ≈ 9ms, significativamente menor em comparação a tecnologia 4G (≈ 410ms). Além disso, a função objetivo que minimiza os custos conseguiu reduzi-los em até ≈ 123.81% em comparação à função que minimiza os atrasos fim a fim.

Referências

Alsabah, M., Naser, M. A., Mahmmod, B. M., Abdulhussain, S. H., Eissa, M. R., Al-Baidhani, A., Noordin, N. K., Sait, S. M., Al-Utaibi, K. A., and Hashim, F. (2021). 6G Wireless Communications Networks: A Comprehensive Survey. IEEE Access, 9.

Alwis, C. D., Kalla, A., Pham, Q.-V., Kumar, P., Dev, K., Hwang, W.-J., and Liyanage, M. (2021). Survey on 6G Frontiers: Trends, Applications, Requirements, Technologies and Future Research. IEEE Open Journal of the Communications Society, 2:836–886.

Araujo, S. M. A., de Souza, F. S. H., and Mateus, G. R. (2022). A demand aware strategy for a machine learning approach to VNF-PC problem. In 2022 IEEE 11th International Conference on Cloud Networking (CloudNet), pages 211–219.

Askari, L., Musumeci, F., and Tornatore, M. (2019). Latency-Aware Traffic Grooming for Dynamic Service Chaining in Metro Networks. In ICC 2019 - 2019 IEEE International Conference on Communications (ICC), pages 1–6.

Bari, M. F., Chowdhury, S. R., and Boutaba, R. (2019). ESSO: An Energy Smart Service Function Chain Orchestrator. IEEE Transactions on Network and Service Management, 16(4):1345–1359.

CISCO (2023). Cisco HyperFlex - All Flash and Hybrid Server Nodes Spec Sheet. Spec Sheet REV A.25, CISCO SYSTEMS.

Four-Faith (2022). 5Ghz WiFi Router Range Standard. [Online]; acessado 20/12/2023, disponível em [link].

ITU-R (2015). IMT Traffic Estimates for the years 2020 to 2030. M.2370-0, International Telecommunication Union.

Jia, Y., Wu, C., Li, Z., Le, F., and Liu, A. (2018). Online Scaling of NFV Service Chains Across Geo-Distributed Datacenters. IEEE/ACM Trans. Netw., 26(2):699–710.

Khan, L. U., Yaqoob, I., Tran, N. H., Kazmi, S. M. A., Dang, T. N., and Hong, C. S. (2020). Edge-Computing-Enabled Smart Cities: A Comprehensive Survey. IEEE Internet of Things Journal, 7(10):10200–10232.

Kurose, J. F. and Ross, K. W. (2021). Redes de Computadores e a Internet. Bookman, Brasil, 8 edition.

Long, X., Wu, J., and Chen, L. (2018). Energy-Efficient Offloading in Mobile Edge Computing with Edge-Cloud Collaboration. In Algorithms and Architectures for Parallel Processing, pages 460–475, Cham. Springer International Publishing.

Premsankar, G., Ghaddar, B., Di Francesco, M., and Verago, R. (2018). Efficient Placement of Edge Computing Devices for Vehicular Applications in Smart Cities. In NOMS - IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium. IEEE Press.

Queiroz, T. A. d., Canali, C., Iori, M., and Lancellotti, R. (2022). An Optimization View to the Design of Edge Computing Infrastructures for IoT Applications, pages 1–30. Springer International Publishing, Cham.

Rosendo, D., Silva, P., Simonin, M., Costan, A., and Antoniu, G. (2020). E2Clab: Exploring the Computing Continuum through Repeatable, Replicable and Reproducible Edge-to-Cloud Experiments. In 2020 IEEE International Conference on Cluster Computing (CLUSTER), pages 176–186.

Santos, J., Wauters, T., Volckaert, B., and De Turck, F. (2021). Towards end-to-end resource provisioning in fog computing over low power wide area networks. Journal of Network and Computer Applications, 175:102915.

Shah, A. F. M. S., Qasim, A. N., Karabulut, M. A., Ilhan, H., and Islam, M. B. (2021). Survey and performance evaluation of multiple access schemes for next-generation wireless communication systems. IEEE Access, 9:113428–113442.

Vailshery, L. S. (2023). Number of IoT connected devices worldwide 2019-2023, with forecasts to 2030. [Online]; acessado 20/12/2023, disponível em [link].