.

بررسی معماری و چالش های رایانش ابری خودرویی (بخش پنجم)

در شبکه خودرویی داده هایی که توسط حسگرهای خودرو جمع آوری می شوند یا از خودروهای مجاور دریافت می شوند قبل از اینکه به دست راننده برسند پردازش می شوند. ایده ابر خودرویی امکان بیشتری برای پردازش داده از طریق بهره برداری بهتر از منابع پردازشی خودروها و ابرهای متداول را فراهم می کند

بررسی معماری و چالش های رایانش ابری خودرویی (بخش پنجم)

پردازش داده

در شبکه خودرویی داده هایی که توسط حسگرهای خودرو جمع آوری می شوند یا از خودروهای مجاور دریافت می شوند قبل از اینکه به دست راننده برسند پردازش می شوند. ایده ابر خودرویی امکان بیشتری برای پردازش داده از طریق بهره برداری بهتر از منابع پردازشی خودروها و ابرهای متداول را فراهم می کند. 
انتخاب موجودیتی که مسئول این وظیفه است و توسعه ماژول های مورد نیاز جز چالش های باقی مانده است. پردازش از طریق خودروها، تجهیزات زیر ساخت یا ابرهای متداول قابل دست یابی است. 
برخی از مقالات ماژول هایی در ابرهای متداول و خودروها پیشنهاد داده اند تا داده را برای یک سرویس مشخص مثل جلوگیری از تصادف و مسیریابی در پردازش کند. 

دسته بندی معماری های ابر خودرویی

ابر خودرویی ویژگی های بسیاری از جمله سیار بودن خودروها، سرویس های مورد درخواست و اعضای شرکت کننده دارد همچنین چالش ها و مشکلاتی که در بخش قبل مطرح شد یابد مورد توجه قرار گیرند، این عوامل پیدایش تعداد زیادی معماری را توجیه می کنند. 
در واقع خودروها می توانند حرکت کنند یا پارک شوند. پس قواعد مدیریتی از یک معماری به معماری دیگر متفاوت خواهد بود. همچنین موجویت های بسیاری می توانند در معماری حضور داشته باشند (یا نباشند). برای مثال خودروهای پارک شده می توانند بدون دخالت موجودیت های دیگر به طور خودکار ی ابر را شکل دهند در حالی که خودروهای در حال حرکت در صورتی می توانند یک ابر راه اندازی کنند که تجهزات زیرساخت و ابرهای متداول نیز جز ابر باشند. 
علاوه بر این به خاطر تنوع اپلیکیشن های موجود نیاز به استفاده از فناوری های مختلف خواهد بود. دسته بندی معماری های ابر خودرویی راهی برای نشان دادن موضوعات مختلفی است که باید مورد بررسی قرار گیرند. 
در این بخش معماری های مطرح شده برای ابر خودرویی دسته بندی خواهند شد. در ابتدا یک طبقه بندی برای انواع ابر خودرویی براساس ویژگی های آن ارائه می شود. سپس مقالات مرتبط و دسته بندی های موجود معرفی و در نهایت دسته بندی پیشنهادی و شاخص های آن ارائه خواهد شد. 

مسائل باز و مسیرهای پیشنهادی برای تحقیقات آینده

بسیاری از مطالعات به چالش های مطرح شده در بخش 4 رسیدگی کرده اند با این حال باید به برخی از مشکلات پرداخته شود. در این بخش مسائل باز و مسیرهای ممکن مطرح می شود. 

تحلیل و بررسی و ادغام داده ها

در شبکه خودرویی داده هایی که از طریق V2V و V2I در یک بازه خاص و در یک منطقه مشخص تبادل می شوند، مرتبط هستند. به علت حرکت خودروها، مکان و اطلاعات در مورد محیط اطراف به صورت دوره ای به روز می شوند تا از خطرات ممکن و راه بندان ترافیکی جلوگیری شود. 
در واقع بعد از اتمام زمان و تغییر مکان خودرو، داده های مربوط به مناطق قبلی دیگر مرتبط نخواهد بود. در واقع انتقال داده به مناطق دور دست از نظر ابزار و منابع پر هزینه خواهد بود. پس دوره عمر و منطقه ارسال برای اپلیکیشن های مختلف باید به درستی تعیین شود تا از سربار شدن شبکه با داده های بی استفاده جلوگیری شود و به رانندگان کمک شود تا در کمترین زمان تصمیم مناسب بگیرند.
برای مثال همان طور که اشاره شده، هشدار منطقه کارگاهی هنگام تعمیرات جاده در شعاع یک کیلومتری انتشار می یابد در حالی که پیام راه بندان برای 30 دقیقه و شعاع 5 کیلومتری معتبر خواهد بود. 
در ابر خودرویی که باید منابع به صورت بهینه مورد استفاده قرار گیرند، این مسئله یک نگرانی خواهد بود. خودروها از طریق حسگرهایشان داده ها را جمع آوری می کنند و به صورت محلی ذخیره می کنند که مقادیر زیادی از منابع را مصرف می کنند، می توانند پس از اتمام اعتبار داده ها، آزاد شوند. 
وقتی که اطلاعات ترافیکی تنها برای مسئولان حمل و نقل مورد نیاز است، ارسال تمامی داده ها همیشه مفید نخواهد بود. پس به روز رسانی داده ها و پاک کردن قدیمی ها به افزایش بهره وری منابع و دقت اطلاعات ارسال شده کمک می کند. استراتژی های اعلام و ارسال داده ها باید پیاده سازی شود تا اطلاعات مورد نیاز و مفید برای کاربران بر اساس درخواست، ارائه شود. 

دستگاه ها و فناوری های ناهمگون

اخیرا صنعت خودرو سازی رشد قابل توجهی در فن آوری ها و دستگاه های جدید داشته. این فن آوری ها از چندین تولید کننده و سازنده هستند. بنابراین مشکل ناسازگاری به وجود می آید و ارتباط بین خودرویی می تواند با شکست مواجه شود. 
استانداری سازی فن آوری ها یک راه حل برای غلبه به این مشکل است. از نظر ارتباطی، ابر خودرویی شامل تعداد زیادی از دستگاه ها (زیرساخت، تجهیرات درون خودرو) است که قابلیت های ارتباطی مختلفی دارند (فن آوری های موبایل و بیسیم). 
مجموعه ای از دستگاه ها یک شبکه ماشین به ماشین شکل می دهند که در آن داده ها میان دستگاه های مختلف تبادل می شوند. با اینکه اطلاعات مرتبط را می توان از ارتباطات ماشین به ماشین جمع آوری کرد، اما برخی از چالش ها باید مورد بررسی قرار گیرد.
به علت تعداد بالای دستگاه ها، دسترسی همزمان به کانال رادیویی یکسان افزایش میابد که منجر به تصادم خواهد شد و تاخیرهای طولانی و گم شدن بسته ها اتفاق می افتد. تداخل و نویز نیز مشکلات دیگر هستند.
استفاده از روش های تجمیع داده می تواند به عنوان راه حلی برای بهینه سازی بهره برداری از منابع، استفاده شود.

انتخاب فناوری های مناسب

ابر خودرویی به عنوان ترکیب چندین فن آوری شناخته می شود. پس لازم است انتخاب شود که کدام فن آوری برای انجام برخی وظایف استفاده شود. برای مثال در مواردی دستگاه های عضو می خواهند منابع خود را آزاد کنند، پس باید ترافیک (داده ها) آنها تخلیه شود.
یک راه حل کلاسیک ارسال این ترافیک به ابرهای متداول است که می تواند چالش برانگیز باشد. در واقع ارتباط بد و پهنای باند محدود باعث افزایش نرخ گم شدن بسته ها و تاخیر می شود. پس در نظر گرفتن خودرو های مجاور یا RSU ها به عنوان یک تکه ابر می تواند راه حل مناسبی برای غلبه به این مشکل باشد، اگرچه برخی چالش ها لازم است مورد بررسی قرار گیرد از جمله امنیت تکه ابر و استراتژی های پیاده سازی شده برای مدیریت منابع آن. 
فن آوری دسترسی کانال رادیویی نیز یک مثال دیگری از چالش های فن آوری است. افزایش چشم گیر ترافیک بیسیم باعث پیدایش فن آوری بیسیم ادراکی شد. که شامل مدیریت دسترسی به کانال رادیویی به صورت پویا و امکان ارتباطات هوشمند بین تجهیزات، می شود. 
برای برگزیدن این فن آوری باید به فعالیت تجهیزات داری مجوز و مسئله حریم خصوصی توجه داشت.
فعل و انفعالات بین تعداد قابل توجهی از تجهیزات در ابر خودرویی باعث افزایش مصرف انرژی خواهد شد در حالی که هدف ابر خودرویی بهینه سازی استفاده از منابع است. پیاده سازی رویکردهای سبز از جمله پروتکل های انرژی-آگاه (مثل OSLR انرژی-آگاه در شبکه خودرویی) یا تعدیل نرخ انتقال با توجه به وضعیت ترافیک می تواند مصرف انرژی را به شکل قابل توجهی کاهش دهد. 

مقیاس پذیری معماری

در یک محیط پویا مثل شبکه های خودرویی، مقیاس پذیری معماری یک اصل مهم خواهد بود. ممکن است با تغییرات و موانع مختلفی در طول سفر مواجه شویم، بنابراین معماری ابری خودرویی باید با موقعیت های مختلف سازگار شود. 
چالش های مقیاس پذیری مربوط به طرف سازمانی، ادغام فن آوری و توپولوژی جاده ها باید مورد بررسی قرار گیرند. از دید سازمانی، شکل گیری ابر (تعداد اعضا، شاخص های انتخاب و غیره) و نگهداری باید با ماموریت های درخواستی و شرایط مختلف مثل نوع منطقه (شهری، روستایی) و وضعیت آب و هوا سازگار شود. 
برای مثال زمانی که یک فاجعه رخ می دهد، می تواند به زیرساخت آسیب بزند. در این شرایط ابر خودرویی که شامل تعدادی از خودروها می شود می تواند اطلاعات دقیق به همراه نقشه مسیرهای در دسترس را به رانندگان ارائه کند.
افزایش تعداد اعضای ابر باعث افزایش تعداد ارتباطات خواهد شد که منجر به مشکل مدیریت منابع و کاهش کارایی شبکه خواهد شد. در محیط های سخت اتصال بین خودروها متناوب خواهد بود و ارتباطات قابل اطمینان نیست. پس راه اندازی ابر خودرویی مشکل به نظر میرسد و نخواهد توانست نیازهای کاربران را بر آورده کند. 
در مورد ابرهای موقت، ارتباطات بین خودرویی باید مورد بررسی قرار گیرند. تعامل بین مجموعه ای از ابرهای خودرویی، در دسترس بودن سرویس ها را افزایش خواهد داد، زمانی که تعداد زیادی ابر سرویس مشابهی را ارائه می کنند.
سرویس های ابر خودرویی نیازمندی های متفاوتی از نظر منابع و فن آوری های پیاده سازی شده دارند. این موضوع علت طراحی های مختلف معماری ابر خودرویی را بیان می کند: تعداد اعضا، موجودیت های شرکت کننده و تغییر فن آوری. 
برای مثال برخی معماری ها شامل تجهیزات زیرساخت هستند تا قادر به دسترسی به سرویس هایی که روی سرورها میزبانی می شوند باشند. سایر زیرساخت ها تنها شامل خودروها هستند.

هزینه های سرویس ها

چالش دیگری که ابر خودرویی را تحت تاثیر قرار می دهد هزینه سرویس است. حتی اگر ابر خودرویی به هدف استفاده بهینه از منابع دست یابد، هزینه هایی از نظر مصرف منابع شبکه و سیستم ایجاد می کند. 
در واقع برخی منابع مصرف می شوند تا ابر راه اندازی شود، نگهداری شود و اطلاعات در مورد اعضا به روز نگه داشته شود. هزینه شبکه شامل تاخیرهای اضافی و پهنای باند مصرفی به علت انتقال داده به خودروهای مربوط، می شود. از نقطه نظر سیستم، سردسته ی ابر (مثل یک خودرو، مجموعه ای از خودروها) باید اطلاعاتی در مورد ابر را نگهداری کند (منابع در دسترس، شناسه اعضا، مکان و غیره) که بخشی از منابع ذخیره سازی را مصرف می کند. 
رخدادهای غیر منتظره (مثل ترک ابر توسط یک خودرو) نیاز به تصمیم گیری خواهد داشت (مثل پیدا کردن عضو جایگزین) که نیاز به منابع محاسباتی خواهد داشت. هزینه سرویس های ابری باید از طریق کاهش مقدار داده تبادل شده مرتبط با نگهداری، به حداقل برسد.
هزینه سرویس تنها محدود به منابع مصرف شده نیست، قیمت گذاری نیز یک مشکل خواهد بود. سرویس ها همیشه به صورت رایگان به مصرف کنندگان ارائه نخواهد شد. برخی سرویس ها نیاز به عضویت و پرداخت هزینه خواهد داشت. برخی از خودروها منابع شان را اجاره خواهند داد و کاربران برای منابع اجاره شده هزینه پرداخت می کنند. در نتیجه یافتن یک سیستم اعتباری قابل اعتماد برای پرداخت هزینه ها باید در نظر گرفته شود.

تخمین ترافیک و تحرک در آینده

تخمین ترافیک و تحرک خودروها رانندگان را قادر می سازد تا درباره شرایط جاده و رویدادهای فعلی بدانند و برای جلوگیری از راه بندان و تصادفات ممکن مسیرهای جایگزین را انتخاب کنند. این تخمین از طریق همکاری بین اعضای ابر خودرویی و سازمان های مسئول ترافیک قابل دستیابی خواهد بود. 
خودروها داده ها را از طریق حسگرها جمع آوری و پردازش می کنند و به اشتراک می گذارند، همچنین این داده ها می تواند به سازمان های مسئول انتقال یابد تا در مورد آن ها تصمیم گیری شود و به سایر رانندگان انتقال یابند. 

جمع بندی

تمرکز بر روی بهره برداری بهتر از منابع خودرویی و پیشرفت های فناوری منجر به پیدایش ایده ابر خوردویی شده. با این الگو جدید همکاری بهینه تر خودروها قابل دست یابی است و تنوع بالایی از سرویس ها و اپلیکیشن ها پیدایش خواهد یافت. 
در این مقاله مفهوم ابر خودرویی به طور اجمالی بررسی شد. در ابتدا انگیزه و علت پیدایش را به طور خلاصه مطرح، سپس چالش های ابر خودرویی را بر اساس مشخصات آن و نقاط مشترک با شبکه خودرویی و پردازش ابری، مشخص کردیم. 
در ادامه تمامی معماری های موجود که به مقابله با این چالش ها پرداخته اند مورد بررسی قرار گرفته و یک طبقه بندی کلی بر اساس ویژگی های ابر خودرویی ارائه شد. علاوه بر این با توجه به ویژگی های منحصر بفرد ابر خودرویی بر روی معماری آن متمرکز شدیم: دسته بندی های موجود در مقالات گذشته مورد مطالعه قرار گرفته و در ادامه دسته بندی پیشنهادی و شاخص های آن برای بهبود های گذشته و رفع نواقص آن ها مطرح شد. 
در انتها مسائل بازی از جمله همزیستی فناوری ها، تخمین ترافیک و هزینه سرویس که باید مورد توجه قرار گیرند را مطرح کردیم. 
در ادامه این مسیر مسائل موارد مطرح شده در بخش آخر و چالش های نوظهور دیگر باید مورد توجه قرار گیرند تا از ارضاء نیاز کاربران اطمینان حاصل شود، تلاش مشترک و همکاری سازمان های مرتبط، صنعت و دانشگاه برای پیشرفت این فناوری ضروری خواهد بود. 

بررسی معماری و چالش های رایانش ابری خودرویی
https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=۴۸۵۶۰۹

 
كلمات كليدی: رایانش ابری، رایانش ابری خودرویی، محاسبات ابری، سرور مجازی، فضای ذخیره سازی ابری، ابر خودرویی

مقالات مرتبط

SIGMACloud

SIGMACloud

شرکت سیگما ITID در سال 1383 تاسیس شد. طی 15 سال فعالیت، سیگما عمدتا بر طراحی، توسعه و استقرار پورتال سازمانی، خدمات آنلاین و محصولات و خدمات محاسبات ابری تمرکز داشت. ما به 150+ سازمان و شرکت های بزرگ در ارتباطات مخابراتی، بانکی، پرداخت و صنایع دولتی برای دستیابی به اهداف خود کمک کردیم.