.

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

دسته بندی های مذکور براساس شاخص های اصلی هستند و به طور عمده بر روی جنبه های ساختاری (وجود داشتن یا نداشتن زیرساخت، نقش خودروها) و سرویس های ارائه شده متمرکز شده اند. برای دسته بندی شاخص های دیگری را نیز می توان به حساب آورد. به منظور ارائه یک دسته بندی دقیق تر، یک دسته بندی از ابر خودرویی و شاخص های آن در بخش بعدی پیشنهاد می شود

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

سرویس ها

علاوه بر سرویس هایی که توسط ابرهای متداول اراده می شوند (فضای ذخیره سازی ابری، نرم افزار، منابع پردازشی)، سرویس های دیگری با ابر خودرویی پیدایش یافتند. 
  1. سرویس های برپایه شبکه: خودروهایی با قابلیت اتصال اینترنت، پهنای باند خود را با کاربرانی که نیاز با اینترنت دارند به اشتراک می گذارند.
  2. سرویس های برپایه سنجش: اطلاعاتی که توسط خودروها از طریق حسگرهایشان جمع آوری می شود، نمی تواند اطلاعات کافی در مورد منطقه عبوری را به راننده ارائه کند. در ابر خودرویی، خودروها می توانند اطلاعات حس شده را به اشتراک بگذارند که باعث افزایش آگاهی رانندگان خواهد شد. 
  3. سرویس های برپایه همکاری: خودروها وظایف را میان خود به اشتراک می گذارند تا سرویس ها را به رانندگان و مسافران ارائه دهند. 

دسته بندی های موجود

دسته بندی های مذکور براساس شاخص های اصلی هستند و به طور عمده بر روی جنبه های ساختاری (وجود داشتن یا نداشتن زیرساخت، نقش خودروها) و سرویس های ارائه شده متمرکز شده اند. برای دسته بندی شاخص های دیگری را نیز می توان به حساب آورد. به منظور ارائه یک دسته بندی دقیق تر، یک دسته بندی از ابر خودرویی و شاخص های آن در بخش بعدی پیشنهاد می شود. 

دسته بندی پیشنهادی

براساس طبقه بندی که برای ابر خودرویی مطرح شد، سه شاخص برای دسته بندی برگزیده شد: 1-حالت ابر بر اساس ساختار آن 2-سطح متمرکز سازی برای انجام یک وظیفه (ذخیره سازی، پردازش، کنترل) 3-رویکردهای پیاده سازی شده برای مقابله با چالش های مختلف
در این دسته بندی، جنبه های مختلفی که بین معماری ها ایجاد تمایز می کند در نظر گرفته می شود. 

حالت ابر خودرویی

ابر خودرویی می تواند به صورت دائمی یا براساس تقاضا تشکیل شود. ابر بر اساس تقاضا برای مدتی شکل می گیرد و تنها برای اعضای مشترک یا کاربران نزدیم مجاز است. ابر دائمی (مشابه ابرهای متداول) از همه جا و توسط تمامی خودوروها از طریق زیرساخت (برای مثال دسترسی به یک RSU و سپس دسترسی به اینترنت) یا مستقیما اتصال 3G,4G در دسترس خواهد بود. براساس معیار حالت ابر، معماری های ابر خودرویی را می توان به سه دسته تقسیم کرد: موقت، دائمی و ترکیبی.

دسته بندی پیشنهادی

براساس طبقه بندی که برای ابر خودرویی مطرح شد، سه شاخص برای دسته بندی برگزیده شد:
  1. حالت ابر بر اساس ساختار آن
  2. سطح متمرکز سازی برای انجام یک وظیفه (ذخیره سازی، پردازش، کنترل)
رویکردهای پیاده سازی شده برای مقابله با چالش های مختلف. در این دسته بندی، جنبه های مختلفی که بین معماری ها ایجاد تمایز می کند در نظر گرفته می شود.

لایه کاربر (اپلیکیشن)

یک سرویس نوآورانه که توسط ابر خودرویی ارائه می شود به اشترا گذری یا اجاره منابع خودرویی است. منابع تجمیع شده و ماشین های مجازی اپلیکیشن ها را میزبانی می کنند. سیار بودن خودروها اختصاص منابع و تخمین منابع در دسترس را چالش برانگیر می کند، خودروها می توانند در هر زمان ابر را ترک کنند در نتیجه یک نیاز برای منابع اضافه پدید می آید تا اجرای وظایف در حال اجرا ادامه یابد. 
  • تخصیص منابع: مخزن منابع خودروهای عضو ابر خودرویی، میان آن ها به اشتراک گذاشته شده. اپلیکیشن ها و سرویس ها به وظایف بسیاری تقسیم می شوند و هر عضو ابر یک یا تعدای از آن ها را انجام می دهد. تخصیص منابع باید به صورت منصفانه با توجه به کارهایی که به هر عضو اختصاص داده می شود و با در نظر گرفتن تغییراتی که ممکن است رخ دهد (از جمله تغییر منابع، اجرای اپلیکیشن های مختلف با نیازها و اولویت های مختلف، وقفه های غیر قابل پیش بینی در برخی وظایف) انجام شود. مشابه رایانش ابری و رایانش ابری سیار، اپلیکیشن های ابر خودرویی توسط ماشین های مجازی میزبانی می شوند. زمانی که یک خودرو را ابر را ترک می کند نیاز است تا عضو دیگری پیدا شود تا ماشین مجاز رها شده را میزبانی کند و اجرای وظایف ادامه یابد. با وجود این که به این مسئله در رایانش ابری سیار پرداخته شده ولی راه حل های مطرح شده با ابر خودرویی سازگار نشده است. اتصال متناوب و مشکل بودن پیش بینی الگوی مهاجرت خودروها از چالش های موجود هستند. در این زمینه برخی سیاست ها برای مهاجرت ماشین های مجازی پیشنهاد شده است تا از سرویس دهی روان هنگام حرکت خودروها اطمینان حاصل شود. مهاجرت های متناوب و تاخیرهای پروسه مهاجرت که اتفاق می افتد می تواند تداوم سرویس دهی را تحت تاثیر قرار دهد. 
  • نوع سرویس ها و اپلیکیشن ها: سرویس ها و اپلیکیشن های شبکه خودرویی نیازمندی متفاوتی از نظر منابع و کیفیت سرویس دارند. بعضی از اپلیکیش ها نیاز به پهنای باند زیاد دارند (مثل پخش ویدئو)، برخی دیگر نیاز به ظریف پردازش بالا دارند (مثل پیش بینی ترافیک). پس یافتن ارائه دهندگان منابع (خودروها یا سرورهای ابری) با منابع کافی و کیفیت سرویس خوب، ضروری به نظر می رسد. همچنین برآورده شدن نیازمندی های مربوط به کیفیت تجربه، لازم خواهد بود تا همراه یک سرویس قابل اعتماد به کاربر ارائه شود. در مولفان به بررسی انتخاب RSU های مناسب به عنوان یک "تکه ابر" جهت برآورده کرده نیاز کاربر، پرداخته اند. خودروها درخواست خود را که شامل (توافق نامه سطح سرویس) است را به یک ابر مرکزی ارسال می کنند. سرویس درخواستی بررسی شده و آن هایی که مرکب هستند به سرویس های ساده تجزبه می شوند، سپس RSU مناسب برای هر سرویس ساده انتخاب می شود (برای مثال RSU که بتواند به کیفیت سرویس که در SLA مشخص شده دست یابد).در پایان سرویس درخواست کننده ارائه خواهد شد. پروسه پیشنهاد شده به دلیل مراحل زیادش می تواند باعث تاخیر طولانی شود. 

پردازش داده

در شبکه خودرویی داده هایی که توسط حسگرهای خودرو جمع آوری می شوند یا از خودروهای مجاور دریافت می شوند قبل از این که 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 طریث خودروها، تجهیزات زیرساخت 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 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 باید مورد توجه قرار گیرند، این عوامل پیدایش تعداد زیادی معماری را توجیه می کند. 
در واقع خودروها می توانند حرکت کنند یا پارک شوند. پس قواعد مدیریتی از یک معماری به معماری دیگر متفاوت خواهد بود. همچنین موجودیت 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 یک ابر را شکل دهند در حالی که خودروهای در حال حرکت در صورتی می توانند یک ابر راه اندازی کنند که تجهیزات 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. 

طبقه بندی ابر خودرویی

ابر خودرویی برخی از خصوصیات منحصر به فرد را در مقایسه با پردازش ابری سیار ارائه می دهد به خصوص در مورد نقش اجزای مختلف ابر. در واقع در پردازش ابری سیار سرویس دهنده ها و کاربران به ترتیب مراکز داده و دستگاه های موبایل هستند. اما در ابر خودرویی کاربران و ارائه دهندگان منابع بر اساس شرایط تغییر می کنند. برای مثال زمانی که خودروها در حال حرکت هستند، هم مراکز داده و هم خودروها می توانند ارائه دهنده سرویس باشند 
خودروهایی که به پردازش ابری دسترسی دارند یا از منابع دیگر خودروها استفاده می کنند، کاربران هستند. در سناریوی ثابت خودروهای پارک شده ارائه دهندگان سرویس هستند. این منابع توسط مسئولین مورد بهره برداری قرار می گیرند (برای مثال مسئولین فرودگاه از منابع پردازشی و ذخیره سازی خودروهای پارک شده استفاده می کنند). 
به علاوه مخازن منابع برای مدت کوتاهی در دسترس هستند. به طور دقیق تر زمانی که ماموریت درخواست شده به ثمر می رسد، ابر آزاد می شود و منابع نیز آزاد خواهد شد. براساس این بررسی ها، یک طبقه بندی از ابر خودرویی ارائه شده که شامل سه محور است: معماری، مدیریت و سرویس ها.

معماری ها

این سه مورد در ابر خودرویی از نظر ساختاری تمایز ایجاد می کند:
  • ترکیبی: در مقایسه با شبکه خودرویی که خودروها و تجهزات زیرساخت موجودیت های آن هستند، سرورهای ابر می توانند جزئی از ابر باشند. زیرساخت به تجهیرات ثابت و خودروهایی که منابع شان را اجاره می دهند اشاره دارد. ابر خودرویی می تواند یک ترکیب حداقلی داشته باشد (برای مثال فقط مجموعه ای از خودروها) که باعث استقلال خودروها از موجودیت های دیگر (به عنوان مثال تجهیزات زیرساخت و سرورهای ابری) می شود. 
  • پشتیبانی از تحرک: موجودیت های ابر خودرویی می توانند در حال حرکت یا ثابت باشند: کاربران، ارائه دهندگان منابع یا هردو. پیش بینی الگوی حرکتی خودروها برای انتخاب اعضای مناسب و ضمانت پایداری ابر خودرویی، ضروری است. این پیش بینی را می توان با استفاده از مدل های تحرک انجام داد تا رفتار خودروها را بر اساس مناطق توپولوژی جاده ها مدل سازی کرد. 
  • مبتنی بر دسته: در شبکه خودرویی، تجهیزات زیرساخت و خودروها می توانند با تشکیل دسته ها یا بدون آن به تبادل اطلاعات بپردازند. در مورد ابر موقت که منابع خودروها به شکل دسته سازماندهی می شوند. پایداری ابر خودرویی برای حفظ آن تا به پایان رسیدن ماموریت درخواستی مهم است، که این امر از طریق انتخاب سر دسته ابر حاصل خواهد شد. انتخاب این کنترل کننده از طریق رویکردهای مختلف قابل اجراست. 
چهار جنبه مرتبط با مدیریت ابر خودروی مطرح است:
  1. انتشار داده: در ابر خودرویی خودروها تنها علاقه مند به دریافت سرویس نیستند بلکه همچنین خواهان استفاده از منابع هستند. یک الگوری جدید به نام ICN برای ابر خودرویی توسعه یافته تا امکان درخواست منابع و سرویس ها را ایجاد کند.
  2. ذخیره سازی داده: در مورد رایانش ابری داده ها در سرورها ذخیره می شوند. در ابر خودرویی داده که توسط تعدادی از اعضای ابر جمع آوری شده می تواند به صورت محلی (داخلی خودروها) ذخیره شود، یا می تواند در یک مکان دور (مثل سرورها یا تجهیزات زیرساخت) ذخیره شود 
  3. پردازش داده: در ابر خودرویی همانطور که قبل تر اشاره شد، وظایف پردازشی می تواند به صورت توزیع شده صورت گیرد یا در یک مکان متمرکز (مثل ابرهای متداول) باشد.
  4. کنترل ابر: اکثر اوقات ابر خودرویی برای مدتی شکل می گیرد. اعضای ابر خودرویی همکاری می کنند تا ماموریت خواسته شده (برای مثال دانلود یک فایل) را به انجام برسانند. خودروها ممکن است در هر زمان ابر را ترک کنند یا عضو آن شوند برای حفظ و ادامه فعالیت ابر، یک موجودیت (مثل یک خودرو یا RSU) یا مجموعه ای از خودروها مسئول مدیریت ابر خواهد بود. کنتر کننده یک دیدگاه کلی از ابر خودرویی دارد همچنین به وسیله تبادل پیام بین اعضای ابر از آن ها آگاهی کامل دارد (شناسه، مکان، منابع در دستری و غیره). کنترل کننده مسئول توزیع وظایف نیز خواهد بود همچنین زمانی که یک عضو تصمیم به ترک ابر می گیرد برای انتخاب جایگزین مناسب مداخله می کند. ابر خودرویی ثابت توسط یک مدیر کنترل می شود که منابع را براساس خواسته ها برنامه ریزی می کند و اطلاعاتش در مورد منابع در دسترس را بر اساس ورود و خروج خودروها به روز رسانی می کند. 

بررسی معماری و چالش های رایانش ابری خودرویی
https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=۴۸۵۶۰۹
 
كلمات كليدی: رایانش ابری، رایانش ابری خودرو، محاسبات ابری، سرور مجازی، فضای ذخیره سازی ابری، ذخیره سازی ابری

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.