迈向更“绿色”的物联网：雾计算架构与应用分析

### 迈向更“绿色”的物联网：雾计算架构与应用分析 #### 雾计算架构在不同领域的应用 雾计算架构在多个领域展现出了独特的优势，下面将详细介绍其在智能能源管理和其他特定应用场景中的应用。 ##### 智能能源管理 在智慧城市的背景下，智能能源管理和分配是关键因素。通过部署智能电网可以有效促进这一目标的实现。有学者提出了基于雾计算的智能电网驱动生态系统，其中消耗智能电网分配电力的电子设备作为边缘设备，而针对每个消费者的智能电表则充当雾节点。还有类似的架构被提出，并且有研究针对家庭能源管理的雾辅助架构进行了探讨，该架构支持轻松部署、可扩展性和互操作性。 | 提出者 | 架构类型 | 边缘设备 | 雾节点 | | ---- | ---- | ---- | ---- | | Yan 和 Su | 基于雾计算的智能电网驱动生态系统 | 消耗智能电网电力的电子设备 | 针对每个消费者的智能电表 | | Okay 和 Ozdemir | 类似的智能能源管理架构 | - | - | | Vatanparvar 和 Al Faruque | 家庭能源管理的雾辅助架构 | - | - | ##### 其他特定应用的雾计算架构 除了智能能源管理，还有许多其他用例推动了特定应用的雾计算架构的发展。 - **先进通信技术**：有学者提出了一种不同类型的雾架构，将以信息为中心的网络（ICN）作为普适计算的 API，利用 ICN 和雾计算的优势解决了离路径缓存问题，同时利用云计算层优化服务发现、虚拟化、处理和存储。 - **无线传感器和致动器网络**：有研究提出了基于网关的雾计算架构，传感器和致动器节点构成边缘层，负责感知和传输数据到雾层。雾层又分为两个子层，从雾层负责资源管理和数据流管理，主雾层则拥有更强大和智能的计算节点，负责控制功能。 - **其他架构**：还包括基于软件定义网络（SDN）的雾架构、基于雾计算的无线电接入网络等。此外，还有针对紧急援助系统、安全框架和智能监控架构等的雾计算应用设计。 ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(边缘设备):::process --> B(雾层):::process B --> C(云计算层):::process B1(从雾层):::process --> B B2(主雾层):::process --> B A1(传感器和致动器节点):::process --> A ``` #### 雾计算与传统云计算在物联网背景下的对比 随着物联网的发展，连接到互联网的设备数量急剧增加，传统云计算面临着巨大的挑战，而雾计算的出现为解决这些问题提供了新的思路。 ##### 传统云计算面临的问题 传统云计算框架通常基于数据中心网络（DCNs），所有数据处理和管理应用都在云数据中心（CDCs）运行并提供服务。然而，物联网设备的大量增加导致 CDCs 需要处理的数据量日益增长，DCNs 面临着沉重的网络流量，严重影响了服务延迟。同时，CDCs 需要全天候运行以提供即时服务，这消耗了大量的能源并排放了大量的温室气体，对环境造成了巨大的压力。 | 年份 | 互联网连接设备数量 | 数据处理挑战 | 能源消耗情况 | | ---- | ---- | ---- | ---- | | 201