14、智能城市中雾计算的最优框架研究

智能城市中雾计算的最优框架研究

1. 引言

在无线通信时代，技术用户对互联网和智能设备的依赖程度越来越高。个人和行业因此产生了大量的数据，这些数据由智能设备通过其应用程序和传感器生成，并存储在云端。物联网（IoT）将这些设备连接起来，广泛应用于医疗保健、智能城市、智能家居、工业自动化、应急响应和交通等领域。

然而，云服务器通常与终端用户距离较远，这导致了物联网 - 云系统面临诸多挑战，如云端负载过重、响应时间长和缺乏全球移动性。目前约有 500 亿台设备在线，产生的海量数据超出了云服务器的存储和处理能力。为解决这些问题，需要在物联网设备中引入雾计算。

雾计算是介于传感器设备和云服务器之间的一层，它可以在数据传输到云服务器之前对其进行预处理和过滤。对于时间敏感的数据，雾节点会进行处理并将结果返回给物联网设备，同时为未来的处理再次将数据发送到云服务器。雾计算的出现旨在增强云计算的能力，提高其性能，而不是取代云计算。

2. 雾计算架构

2.1 三层架构

雾计算架构采用三层网络架构，包括：
- 事物层 ：也称为传感器层，通过射频识别（RFID）、传感器、无线识别和传感平台（WISP）、执行器等获取数据。物联网节点本身不具备处理能力，传感器节点将收集到的数据传输到雾节点或云节点进行本地处理。
- 雾层 ：接收来自事物层的传感信息。雾节点会自行处理请求，或者在等待时间过长时将请求发送到同一域中的其他雾节点。如果同一域中的等待时间仍然过长，任务将被转发到云端。雾节点还负责网络中的路由。
- 云层