مدل سازی مصرف انرژی در سیستم های اینترنت اشیاء با استفاده از شبکه های پاداش تصادفی

سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیاء (IoT)، امروزه در حوزه های مختلفی اعم از کنترل سلامت، شهر هوشمند، ساختمان های هوشمند و غیره کاربرد فراوانی دارند. یکی از نگرانی های جدی در سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیاء، مصرف انرژی و نحوه مدیریت آن است. این سیستم ها منابع محدودی در اختیار داشته و در بسیاری از مواقع دسترسی به آنها دشوار است، بنابراین لازم است که منبع انرژی آنها به طور بهینه مصرف و مدیریت شود. به منظور طراحی و ساخت سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیاء موارد متعددی مانند تراشه های قابل استفاده، نوع پروتکل ارتباطی، زمان بندی انتقال داده ها و غیره نیاز به تصمیم گیری مناسب دارد که بر مصرف انرژی سیستم تاثیر مستقیم می گذارد، بنابراین، در فاز طراحی این سیستم ها، مدل سازی و ارزیابی مصرف انرژی و مطابقت آنها با نیازمندی ها امری لازم و ضروری است. در این مقاله یک مدل مبتنی بر شبکه های پاداش تصادفی (SRNs) برای مدل سازی و ارزیابی کمی مصرف انرژی در سیستم های مبتنی بر اینترنت اشیاء پیشنهاد شده است. در این روش ابتدا چگونگی مدل سازی منبع انرژی و عوامل تاثیرگذار بر روی آن توضیح داده شده است سپس با استفاده از این مدل های پایه، به مدل سازی کل سیستم مورد مطالعه پرداخته می شود، در نهایت با تغییر پیکربندی سیستم، به مطالعه عوامل تاثیرگذار بر مصرف انرژی و اندازه گیری آنها پرداخته می شود و با استفاده از نتایج، مناسب ترین پیکربندی انتخاب می شود. این روش می تواند منجر به کاهش چشمگیر هزینه های یک سیستم قبل از عملیاتی نمودن آن شود. در این مقاله یک مورد مطالعاتی مورد بررسی قرار گرفته و تاثیر عوامل مختلف، نظیر تعداد گره های متصل به سرخوشه، وجود حالت خواب/بیداری و نرخ ارسال های متفاوت بر عملکرد سیستم و مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. در واقع تاثیر پیکربندی سیستم بر روی میزان مصرف انرژی سیستم مورد ارزیابی قرار گرفته و نشان داده شده است که با افزایش تعداد گره های متصل به سرخوشه، به منظور کاهش ۷۵ درصدی تعداد بسته ‎های داخل بافر و کاهش تاخیر انتها به انتهای بسته ها باید از فرستنده با نرخ ارسال ۰.۰۳۷ استفاده شود.

Keywords:

Internet of Things , Power management , modeling and evaluation , stochastic reward nets