24152

COM3 132

دكتري

مهندسي كامپيوتر- معماري سيستم هاي كامپيوتري

مهندسي كامپيوتر

1403/09/07

116 ص.

محمدرضا خيام باشي

رايانش لبه‌ي سيّار , سرور لبه , مسئله‌ي جايگذاري , بهينه‌سازي , الگوريتم‌هاي چندهدفه

دستگاه‌هاي سيّار به‌دليل محدوديّت در منابع ذخيره‌سازي و پردازشي غالباً براي مديريّت وظايف خود به سرورهاي جايگزين متّكي هستند. سرورهاي رايانش ابري عليرغم برخورداري از منابع غني، به‌دليل بروز تأخير بالا در انتقال وظايف، انتخاب مناسبي جهت تخليه‌ي وظايف محسوب نمي‌شوند. رايانش لبه‌ي سيّار به‌عنوان يك الگوي ارتباطي جديد، با قرار دادن سرورهاي لبه در نزديك كاربران نهايي تأخير را كاهش مي‌دهد. سرورهاي لبه با وجود ظرفيّت و توان پردازشي كمتر نسبت به سرورهاي رايانش ابري، نقشي حياتي در بهبود كيفيّت سرويس و كيفيّت تجربه دارند. استقرار سرورهاي بيشتر، نه تنها باعث افزايش استحكام شبكه‌ي سرورهاي لبه شده، بلكه باعث توازن بار ميان سرورها نيز خواهد شد. امَا معمولاً ارائه‌دهندگان خدمات، جهت صرفه‌جويي در هزينه‌ها تمايل به استفاده از حدّاقل تعداد سرورهاي لبه براي پوشش حدّاكثري كاربران دارند. استفاده از سرورهاي كمتر و نيز قرارگيري نامناسب آن‌ها مي‌تواند منجر به تأخير بالا و حتّي عدم پوشش كاربران شود. از اين‌رو اتّخاذ سياستي براي تعيين تعداد و موقعيّت سرورها كه در نهايت باعث دستيابي به يك مصالحه ميان تأخير، پوشش و هزينه شود، امري ضروري است. اين پژوهش بر قرارگيري استراتژيك سرورهاي لبه جهت كاهش هزينه‌ها و بهبود معيارهاي مهمّ براي كاربران تمركز دارد. جهت استقرار سرورهاي كمتر براي پوشش همزمان ايستگاه‌هاي پايه و متعاقباً كاهش هزينه‌ها از ايده‌ي همپوشاني مناطق پوشش سرورها استفاده مي‌شود. در اين رساله، دو مدل سه‌هدفه براي بهينه‌سازي همزمان تأخير، پوشش و هزينه‌ها در WMAN پيشنهاد مي‌شود. جهت شبيه‌سازي محيط، داده‌هاي ديتاست مخابرات شانگهاي مورد استفاده قرار گرفته است. براي حلّ مدل اوّل، از الگوريتم‌هاي BMOPSO-O، BMOPSO-T و NSGA-II استفاده شده كه براساس نتايج حاصل از شاخص HV، الگوريتم NSGA-II عملكرد بهتري را در بين الگوريتم‌هاي مذكور نشان داد و در بدترين حالت، مقدار آن برابر با 0.1883 بود. در حلّ مدل دوّم، علاوه بر الگوريتم‌هاي BMOPSO-T، NSGA-II، BMOGWO و BMOWOA، از يك الگوريتم پيشنهادي به‌نام BHNM نيز استفاده شد. بنا به نتايج شاخص HV، الگوريتم پيشنهادي عملكرد بهتري داشت و مقدار شاخص HV براي آن در بدترين حالت برابر با 0.0354 بود. به‌هنگام استفاده از شاخص HV براي مقايسه‌ي ميان الگوريتم‌ها، بالاتر بودن شاخص HV يك الگوريتم نشان‌دهنده‌ي عملكرد موفّق آن الگوريتم در دستيابي به مجموعه‌ي پاسخ‌هايي با تنوّع و كيفيّت بالاتر است. با مجموعه‌ي پاسخ‌هاي متنوّع ارائه شده در جبهه‌ي پارتو، برنامه‌ريزان شهري و ارائه‌دهندگان خدمات قادر به انتخاب مناسب‌ترين راه‌حل براي تحقّق اهدافشان خواهند بود.

Mobile Edge Computing , Edge Server , Placement Problem , Optimization , Multi-Objective Algorithms

Placement of Servers in the Mobile Edge Computing Environment to Improve the Quality of Service

مهندسي معماري كامپيوتر

Mobile devices often rely on alternative servers to handle tasks due to limited storage and processing capabilities. While cloud computing servers offer ample resources, the high latency in task transfer makes them less favorable for task offloading. Mobile edge computing as a new communication paradigm reduces latency by positioning edge servers in close proximity to end users. Despite having lower capacity and processing power than cloud servers, edge servers play a crucial role in improving QoS and QoE. Deploying additional servers not only enhances the robustness of the edge server network but also allows for load balancing among servers. However, service providers usually tend to minimize costs by deploying the least number of edge servers necessary to cater to the maximum number of users. The utilization of a reduced number of servers and their improper placement may result in increased latency and inadequate coverage for users. Therefore, it is essential to implement a policy for determining the quantity and positioning of servers, ultimately achieving a trade-off between latency, coverage, and cost. This study focuses on strategically siting edge servers to minimize expenses and enhance key user criteria. The concept of overlapping areas of servers is employed, aiming to deploy fewer servers to cover base stations concurrently and consequently reduce costs. In this dissertation, two three-objective models are introduced to optimize delay, coverage, and costs simultaneously in WMAN. To simulate the environment, the Shanghai Telecommunications Dataset was utilized. To solve the first model, BMOPSO-O, BMOPSO-T, and NSGA-II algorithms were used, based on the results of HV indicator, the NSGA-II algorithm showed the best performance among the mentioned algorithms, and in the worst case, its value was equal to 0.1883. For the second model, alongside the BMOPSO-T, NSGA-II, BMOGWO, and BMOWOA algorithms, a novel algorithm called BHNM was introduced. According to the results of the HV indicator, the proposed algorithm had a better performance and the value of the HV indicator was equal to 0.0354 in the worst case. When using the HV indicator to compare algorithms, the higher the HV indicator of an algorithm indicates the successful performance of that algorithm in achieving a more diverse set of solutions. The variety of solutions available on the Pareto front enables urban planners and service providers to select the most suitable solution for attaining their objectives.

6

117622