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Rutika M. Modh1 *, Dr.Jayesh.M.Patel2
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| 通讯作者:Rutika M. Modh，电子邮件:(电子邮件保护) |
| 有关文章载于Pubmed，谷歌学者 |
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在本文中我们定义了云计算和移动计算两种技术的结合的概念，即移动云计算(MCC)。移动云计算(MCC)可以提供这两种技术的好处。云不仅提供了存储能力，还提供了不同移动应用程序的计算、处理和存储能力。我们可以通过移动设备使用移动计算访问所有数据。但移动领域仍存在一些挑战云计算．在本文中，我们讨论了网络的各种挑战，如互联网连接，带宽，延迟，访问速度等MCC。我们还讨论了影响MCC增强的主要网络延迟问题的解决机制cloudlet。
关键字 |
| 采购产品移动计算，云计算，移动云计算，移动设备 |
介绍 |
| 移动通信系统在过去几年中呈现出爆炸式的增长。随着用户享受移动的便利，这种增长将继续下去。如今，智能手机变得越来越流行。2011年第四季度，智能手机销量较2010年第四季度增长了47.3%。移动系统的这种增长要求为各种应用程序提供非常有效的通信方式。移动系统最常见的应用本质上是交互的。文件编辑、视频流、聊天都是交互式企业应用。随着移动设备性能的提高(在CPU能力、网络连接和传感器方面)，人们越来越多地使用它们来完成其他任务，如电子邮件、GPS路由、网上银行、游戏等。尽管技术不断进步，但移动设备始终是资源贫乏的，因为对重量、尺寸、电池寿命和散热的限制对计算资源施加了限制，使移动设备比非移动设备更受资源限制[3]。因此，移动设备仍然无法执行许多富媒体和数据分析应用程序，这些应用程序需要大量的计算，而且通常也有(接近)实时的限制，如增强现实(AR)。 One solution to overcome these resource limitations is mobile cloud computing [4]. By leveraging infrastructure such as Amazon’s EC2 cloud or Rackspace, computationally expensive tasks can be offloaded to the cloud. |
| Divya Narain也支持这样一个事实，云计算将很快提供一种开发、获取和使用移动应用程序的新方式。任何移动应用程序的执行都将不再依赖于预先配置的手持设备。根据移动应用程序开发人员的高级分析师Mark Beccue的说法，当今的主要挑战是存在如此广泛的移动操作系统。他们通常有两个选择，要么为一个操作系统编写，要么为同一个应用程序创建多个版本。在任何移动设备中，要执行任何应用程序，两个基本的重要需求是该设备能够支持相应应用程序的处理能力和内存。云计算场景为我们提供了在服务器上执行应用程序的机会，而不是在本地运行应用程序，在很大程度上有助于我们克服手机对有限资源的限制。此外，移动应用程序开发人员也不需要为同一个应用程序创建多个版本。这只是移动应用开发新阶段的开始;要实现包含云计算在内的新的移动世界基础设施，还有很长的路要走。 |
| 云计算已经成为服务于各种应用的常用平台。云计算[6]是一种模型，用于方便地按需访问共享的可配置计算资源池(例如，网络、服务器、存储、应用程序和服务)，这些资源可以通过最少的管理工作或服务提供者交互快速配置和发布。 |
云的移动网络拓扑 |
| 当前基于云的移动系统使用如图1所示的拓扑。区域内的每个节点都使用骨干网连接到主云，并与同一区域或其他区域的节点通信。然而，这种将骨干网用于每一次移动通信的方法可能会导致高延迟。3G网络的带宽成本比WiFi[7]高。使用3G/4G网络的移动节点能耗高于使用WiFi[8]，[9]的节点。 |
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| 在一些孤立的地区，在救援任务、起义和灾难场景中，使用骨干链路的通信可能并不总是存在[10]。使用同一骨干网的更多移动通信也会在骨干网链路上造成严重的拥塞，因此，平均请求(文件)完成(传输)时间(AFCT)会更高。 |
网络方面的挑战 |
| a.无线网络固有的挑战:云计算以无线网络为基础，有其固有的性质和局限性。无线连接的特点是可变的数据速率、更低的吞吐量、更长的延迟和由于覆盖差距而出现的间歇性连接。与固定云计算相比，这些挑战使移动设备的设计更加复杂。 |
| 而固定宽带则由一致的网络带宽支持。有时用户移动性和天气等不可控因素也会导致带宽容量和覆盖范围的变化。 |
| b.不同的网络接入技术:在移动设备上实现云计算时，都需要接入网络。在移动世界中，有不同接入技术的异构接入场景，如WiMAX、WLAN、3G、GPRS等，每种接入技术都有自己的方案、策略、产品和限制。由于存在不同的访问方案，当我们从一个网络接入点移动到另一个网络接入点[12]时，我们需要无缝连接切换方案(以避免连接失败和连接重新建立)。 |
| c.申请响应延迟:有时我们不能得到快速响应的应用程序。造成整体延迟的因素有: |
| a)数据中心处理时间 |
| b)设备上的处理时间 |
| c)网络时延 |
| d)数据传输时间 |
| 所涉及的处理时间是基于申请的，我们不能为它做太多。但是可以采取措施来改善网络延迟。长时间的WAN延迟是一个基本障碍。Lagar-Cavilla等人表明，即使带宽足够，延迟也会对交互响应产生负面影响。网络时延高的原因是云与移动用户之间的距离。因此，一种解决方案是让应用程序尽可能接近用户，以减少延迟。像视频和播客这样的重数据如果放在离设备更近的地方，就可以节省带宽并减少传输延迟。高度沉浸式应用的情况也类似，比如实时翻译。通过允许服务提供商根据位置和缓存能力对互联网流量进行逻辑上的重新路由，可以积极地改善延迟，并有效地节省带宽。 |
| d。带宽:现在每天通过手机访问社交媒体网站(如YouTube, Facebook等)越来越多，变得非常流行。但与传统网站相比，这些网站通常需要更多的带宽。如果任何组织使用社交媒体的客户数量增加，那么对能够支持大规模使用外部和资源密集型网络的改进网络基础设施的需求就会增加。组织有责任为此进行计划，并确保有足够的带宽供广泛使用因特网。额外的带宽可以从托管环境中获得，以覆盖Internet或网络活动的激增。组织和各自的托管公司之间签订谅解备忘录(MOU)，只是为了确保在紧急事件、网络活动增强以及社交媒体[13]越来越受欢迎的情况下，有足够的带宽可用。 |
| 对于网络游戏等要求高处理能力和最小网络延迟的富互联网和沉浸式移动应用，云计算面临移动网络低带宽的挑战。因此，需要改进网络带宽，以改善云和其他设备之间的数据传输。 |
| e.各地缺乏快速移动互联网接入:为了获得快速的移动互联网接入，人们正在开发HTML5等新技术。它们提供了本地缓存的功能。研究人员正在努力寻找一种比浏览器更好的访问移动网络的方式。OMA的智能卡网络服务器(Smartcard Web Server)和TokTok等技术正在被引入，以提供更好的移动网络访问。 |
| 为了解决移动设备的连接问题，大部分运营商正在提供4G/长期演进(LTE)服务。这些服务提供了数据存储容量、即插即用特性、低延迟等优点，并且它们还支持使用同一平台的FDD和TDD。根据要求，LTE有时也会加载速度，因为它能够提供100mbps的下载峰值速率和50mbps[14]的上传。 |
| f.无缝连接切换:为了使用蜂窝网络提供数据通信，移动运营商正试图在街道上设置Wi-Fi ap，以减少Wi-Fi系统的卸载流量，从而减少蜂窝交通拥堵。但这种安排的基本要求是在接入网之间提供无缝连接切换。当我们从一个网络接入点移动到另一个网络接入点或从Wi-Fi网络移动到3g蜂窝网络时，由于出现通信故障和重新连接的情况，导致当前正在执行的应用程序被终止或返回错误。 |
| 通信故障问题被描述为管道破裂问题，它可以通过通信通道和冲刷零窗口通知来解决。连接重建问题由绑定错误定义，可以通过在套接字重建过程中实现TCP端口继承来解决。在TCP端口继承过程中，不会引入用于通道清除的额外消息，也不会对TCP协议栈进行任何修改。TCP继承方法完全基于端到端架构，与当前3G蜂窝网络的内部架构无关。通过施加零窗口广告和TCP端口继承，我们开放的网络连接可以保留，甚至服务器套接字也[15]。 |
Cloudlets解决网络延迟问题的机制 |
| 云通常远离移动用户，广域网的高延迟使其不足以用于实时应用程序。为了应对这种高延迟，Satyanarayanan[16]引入了cloudlet的概念:在移动用户附近的受信任的、资源丰富的计算机(例如，靠近无线接入点或与无线接入点共存)。然后，移动用户可以以瘦客户机方式[17]在运行所需软件的cloudlet上快速实例化自定义虚拟机(vm)。 |
| 正如[17]中定义的那样，cloudlet是分散和广泛分散的Internet基础设施，其计算周期和存储资源可以被附近的移动计算机利用。cloudlet可以是多核计算机的集群，具有千兆级的内部连接和高带宽的无线局域网。cloudlet还可以是具有Internet连接的非常强大的多核服务器，这取决于应用程序场景。到目前为止，cloudlet已经被提出来帮助移动用户，在存储和处理方面直接与他们连接。除了帮助与其相关的移动设备进行存储和处理外，cloudlet还可以使用廉价的无线技术(如WiFi和WiFi中继器[18]、[7]和/或Flashlinq[19])来缓存和传输内容到移动节点。Flashlinq可以提供至少500米的无线范围。Cloudlet还简化了满足多个用户(如高清视频和高分辨率图像)带宽需求的挑战。 |
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结果与讨论 |
| 使用云计算存在一些挑战。我们可以通过使用cloudlet来改善网络延迟的主要挑战。下面的表格显示了Cloudlet和Cloud之间的关键区别。 |
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结论及未来工作 |
| 移动设备的主要缺点是资源匮乏，这是一个基本的限制。因此，我们将使用移动云计算的概念。听说我们在移动计算中加入了云计算。但是这个概念在网络上也存在一些挑战。为了避免一些网络问题，我们提供了Cloudlet的概念。 |
| 使用cloudlet移动用户无缝地利用附近的计算机来获得云计算的资源优势，而不会引起WAN延迟和抖动。 |
| 因此，有必要对作为移动云计算中间件的cloudlet概念进行更多的关注和研究。 |
参考文献 |
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