نام مسئول هسته:  محمدرضا  خیام باشی

تيم راهبري هسته:

دانشجويان تحت راهنمايي تيم راهبري هسته (با موضوع پروپوزال مصوب در راستاي برنامه پژوهشي هسته):

طرح برون‌دانشگاهی یا گرنت جذب شده جاري يا خاتمه يافته در 5 سال گذشته توسط اعضای تیم راهبری هسته

برنامه پژوهشي هسته:

از آنجایی که معماری رایانش ابری (Cloud Computing) سنتی قادر به پاسخگویی مناسب و بلادرنگ به درخواست های کاربران و دستگاه های اینترنت اشیا (Internet of Things) نبود، رایانش لبه ای سیار (Mobile Edge Computing) یا به اختصار MEC بعنوان یکی از پارادایم های ارتباطی لبه (Edge)مطرح گردید. رایانش لبه ای سیار یکی از تواناسازهای (Enabler) های شبکه های نسل پنجم، شناخته می شود. در سیستم MEC سرورهای لبه با استقرار در مکانی نزدیک به محیط کاربرد، قابلیت های رایانش ابری را برای کاربران به ارمغان می آورند. با این وجود با توجه به ظرفیت محدود سرورها، بودجه استقرار و مصرف انرژی، تعیین تعداد سرورها، استراتژی قرارگیری و نحوه تخصیص آنها نقشی اساسی در کارایی رایانش لبه ای سیار (سیستم MEC) دارند. جهت پاسخگویی به نیازهای پردازشی و ذخیره سازی دستگاه های موبایل و اینترنت اشیا با کمترین تاخیر ممکن، تمرکز هسته پژوهشی روی تعیین موارد مذکور جهت دستیابی به یک طراحی کارآمد از سیستم MEC در شهر هوشمند در کاربردهای اینترنت اشیا (Internet of Things) خواهد بود که بعنوان یکی از اولویتهای اصلی پژوهشی دانشکده مهندسی کامپیوتر می باشد.

امروزه با توجه به تنوع و توسعه کاربردهای موبایل و اینترنت اشیا، نیاز به ایجاد شهر هوشمند در کشور کاملا احساس می شود. این نیاز نه تنها در مدیریت شهرهای بزرگ و کلان شهرها، احساس می شود، بلکه در سازمانها، کارخانجات و صنایع بزرگ نیز کاملا مشهود است. بدیهی است که سرورهای رایانش ابری راه دور، قادر به پاسخگویی سریع به کاربردهایی گوناگونی مانند: واقعیت افزوده (Augmented Reality)، واقعیت مجازی ( Virtual Reality)، حمل و نقل هوشمند، سلامت هوشمند و بازی های تعاملی که نیاز به پاسخ بلادرنگ دارند، نخواهند بود. از این رو در کنار رایانش ابری، استفاده صحیح از پارادایم های ارتباطی رایانش لبه (Edge Computing) از جمله رایانش لبه ای سیار (MEC: Mobile Edge Computing) ، امری ضروری است. نتایج حاصل از این برنامه پژوهشی می تواند برای Edge Service Providers و برنامه ریزان شهری در حوزه های مختلف صنعت، حمل و نقل هوشمند، سلامت الکترونیک و دیگر حوزه ها در جهت تحقق شهر هوشمند، یاری رسان باشد.

در سیستم رایانش لبه ای سیار یا اصطلاحا MEC، جهت کاهش هزینه های سرمایه گذاری، سرورهای لبه، هم‌مکان (Co-Locate) با ایستگاه پایه موجود در سطح شهر قرار می گیرند. از این رو اپراتورهای مخابراتی جهت مشارکت در صنعت MEC ترغیب و تشویق می شوند. تعیین تعداد سرورها، موقعیت و نحوه تخصیص آنها جهت تامین نیازهای پردازشی و ذخیره سازی کاربردهای گوناگون در مقیاس یک شهر هوشمند با صدها یا هزاران ایستگاه پایه، باعث ایجاد مساله جایگذاری سرورها در سیستم MEC خواهد شد. در واقع چالش اصلی در تجهیز شهر هوشمند با یک سیستم MEC کارآمد، از یک سو جهت تامین کیفیت سرویس و کسب رضایت کاربران، نیاز به استفاده از سرورهای متعدد است، و این درحالی است که از سوی دیگر، معمولا تامین کنندگان سرویس (Service Providers) ، جهت صرفه جویی در هزینه ها و به منظور دستیابی به سود بیشتر، تمایل به استفاده از حداقل تعداد سرورها برای پوشش همه کاربران موبایل و دستگاه های اینترنت اشیا( IoT ) از خود نشان داده و بر این اساس عمل می کنند. شایان ذکر است که با جایگذاری مناسبی از تعداد سرورهای بیشتر، می توان تاخیر را به حداقل رسانده و به سطح مطلوبی از توازن بار و قابلیت اطمینان شبکه سرورها دست یافت. با این وجود، استفاده از سرورهای بیشتر، باعث افزایش چشمگیر هزینه ها و مصرف انرژی بالاتر می شود که این امر از دید تامین کنندگان سرویس مطلوب نمی باشد. لذا با توجه به چالش مذکور، ضرورت ایجاد مصالحه ای میان نیازهای کاربران و دستگاه های موبایل با منافع تامین کنندگان سرویس کاملا وجود داشته و ضروری است.

مساله جایگذاری بهینه سرورها یک مساله NP-Hard و بسیار پیچیده است که پس از مدلسازی دقیق، نیاز به استفاده از الگوریتم های هوشمند جهت حل مساله دارد. به منظور مدلسازی مساله جایگذاری بهینه سرورها در یک شهر هوشمند مجهز به پارادایم ارتباطی لبه و حل این مساله بهینه سازی، گام های زیر در طی سه سال و به تفکیک مشخص شده در ذیل انجام خواهد شد.

§ برنامه سال اول:

در اولین سال از برنامه پژوهشی، مراحل به شرح زیر انجام خواهد شد:

سه ماهه اول: بررسی و تحلیل مقالات مرتبط جهت شناسایی شکاف تحقیقاتی و نقاط ضعف در رویکردهای موجود،

سه ماهه دوم: تدوین راهکار پیشنهادی جهت ارائه در صنایع مرتبط (نظیر شرکت همراه اول یا شهرداری) و جذب گرنت،

سه ماهه سوم: مدلسازی سیستم و اعمال قیود موجود در محیط مورد مطالعه،

سه ماهه چهارم: شناسایی دیتاست مناسبی که دارای شرایط دنیای واقعی باشد و استخراج داده ای موجود از دیتاست انتخابی،

§ برنامه سال دوم:

در دومین سال از برنامه پژوهشی، مراحل ذیل انجام خواهد شد:

سه ماهه اول: مطالعه و بررسی انواع الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه جهت انتخاب الگوریتم های مناسب،

سه ماهه دوم: شبیه سازی مدل پیشنهادی و توسعه الگوریتم های بهینه سازی جهت حل کارآمد مساله،

سه ماهه سوم: استخراج نتایج، نمایش گرافیکی و تحلیل آماری،

سه ماهه چهارم: شناسایی نقاط ضعف و خطاهای احتمالی و اعمال اصلاحات لازم و شبیه سازی مجدد.

§ برنامه سال سوم:

در سه ماهه اول سومین سال از برنامه پژوهشی، مقاله‌ای تحقیقاتی از نتایج حاصل، تدوین و سابمیت خواهد شد. با توجه به زمان بر بودن پروسه داوری مقالات و اعلام نتیجه، زمان باقی مانده از سال سوم به پروسه داوری و انجام ریوایزهای احتمالی اختصاص می یابد.

برون داد های مورد نظر از پژوهش شهر هوشمند مجهز به پارادایم ارتباطی لبه ، چاپ مقاله، طرح پژوهشی و جذب گرنت های مورد نظر و محصول فناورانه خواهد بود. موقعیت استراتژیک استان اصفهان و نیز استان های مورد نظر در سطح کشور، از نظر برنامه ریزان شهری در حوزه های مختلف صنعت، حمل و نقل هوشمند، سلامت الکترونیک و دیگر حوزه ها، اعضای این هسته پژوهشی را در رسیدن به این برون دادها ( طرح پژوهشی و جذب گرنت های مورد نظر و محصول فناورانه) یاری خواهند نمود.