Dimensionamento Control-Aware de Controladores Compartilhados em Ambientes de Borda Kubernetes para Sistemas IIoT
Resumo
Este trabalho investiga o dimensionamento de controladores fuzzy compartilhados em ambientes de computação de borda baseados em Kubernetes para sistemas IIoT com controle em tempo real. A partir de uma análise experimental envolvendo diferentes plantas, regimes operacionais e configurações de carga, é caracterizado o compromisso entre qualidade de controle (QoC), requisitos temporais e custo computacional. Os resultados mostram que métricas tradicionais de computação são insuficientes para capturar limites críticos do sistema, sendo métricas temporais baseadas em percentis fundamentais para identificar regiões de operação inviáveis. Com base nesses achados, é proposta uma política de dimensionamento control-aware capaz de selecionar o número mínimo de controladores que satisfaz simultaneamente restrições de QoC e tempo real, com maior eficiência em relação a estratégias convencionais.
Referências
Fernandes, M. (2026). Experimental dataset for control-aware autoscaling of shared controllers in edge kubernetes systems. V1. DOI: 10.17632/b8r6rpv8ch.1.
Hall, J., Morrow, B., and Godbehere, A. (2024). Enhancing iiot infrastructures with kubernetes: Advanced edge cluster management. In 2024 11th International Conference on Internet of Things: Systems, Management and Security (IOTSMS), pages 132–139. IEEE.
Kaur, K., Garg, S., Kaddoum, G., Ahmed, S. H., and Atiquzzaman, M. (2020). Keids: Kubernetes-based energy and interference driven scheduler for industrial iot in edge-cloud ecosystem. IEEE Internet of Things Journal, 7(5):4228–4237.
Kuchuk, H. and Malokhvii, E. (2024). Integration of iot with cloud, fog, and edge computing: a review. Advanced Information Systems, 8(2):65–78.
Li, D. C., Huang, C.-T., Tseng, C.-W., and Chou, L.-D. (2021). Fuzzy-based microservice resource management platform for edge computing in the internet of things. Sensors, 21(11).
Sadikhov, S., Tärneberg, W., Fitzgerald, E., Peng, H., and Nyberg, C. (2025). Aoa and aoi in modern industrial control. In 2025 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pages 01–07. IEEE.
Silva, S. N., Goldbarg, M. A. S. d. S., Silva, L. M. D. d., and Fernandes, M. A. C. (2024). Application of fuzzy logic for horizontal scaling in kubernetes environments within the context of edge computing. Future Internet, 16(9).
Silva, S. N., Torquato, M. F., and Fernandes, M. A. (2019). Comparison of binary and fuzzy logic in feedback control of dynamic systems. International Journal of Dynamics and Control, 7(3):1056–1064.
Yan, C., Xia, Y., Yang, H., and Zhan, Y. (2024). Cloud control for iiot in a cloud-edge environment. Journal of Systems Engineering and Electronics, 35(4):1013–1027.
