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Type: Dissertação
Title: Um estudo da arquitetura Edge-Fog-Cloud com foco na otimização distribuída do processamento e na redução da latência
Author: Thomé, Thiago Goldoni
First Advisor: Dantas, Mario Antonio Ribeiro
Co-Advisor: Menezes, Victor Ströele de Andrade
Referee Member: Silva, Edelberto Franco
Referee Member: Souto, Roberto Pinto
Resumo: Este estudo investiga a eficácia das arquiteturas Edge-Fog-Cloud em ambientes distribuídos, com foco na otimização do processamento de dados e na redução da latência em aplicações críticas, como cidades inteligentes, fábricas e hospitais. O objetivo principal é avaliar como diferentes configurações dessas arquiteturas influenciam a capacidade de resposta do sistema em situações que demandam processamento de dados em tempo real e decisões ágeis. Utilizando uma metodologia que envolve a simulação de ambientes com uma variação de 1 a 25 dispositivos Edge e mantendo constante o número de Fogs em três e uma única Cloud, este trabalho explora a dinâmica de processamento e comunicação de dados em grande escala. O método empregado compreende a análise de diferentes bases de dados, cada uma representando um tipo específico de carga de trabalho em termos de volume e complexidade dos dados, desde parâmetros simples de saúde até dados complexos de monitoramento industrial. Através da quantificação do tempo de resposta e do desempenho geral do sistema em várias configurações, foi possível identificar pontos críticos de saturação e eficiência nas camadas de Fog e Cloud. Os resultados demonstram que, enquanto a computação em Fog oferece melhorias significativas na latência e no processamento local de dados, sua capacidade é limitada pela quantidade de recursos computacionais disponíveis, levando à necessidade de escalabilidade e planejamento adequado dos nós Fog. As conclusões do estudo destacam a importância de uma infraestrutura Edge-FogCloud bem dimensionada e adaptada às necessidades específicas de cada aplicação. Além disso, é reforçado que a possível independência da conexão com a internet oferecida pela computação em Fog pode ser decisiva em ambientes com conectividade limitada ou instável e que necessitem de respostas críticas para tomadas de decisão.
Abstract: This study investigates the effectiveness of Edge-Fog-Cloud architectures in distributed environments, focusing on optimizing data processing and reducing latency in critical applications such as smart cities, factories, and hospitals. The main objective is to assess how different configurations of these architectures influence the system’s responsiveness in situations that require real-time data processing and agile decision-making. This work explores the dynamics of large-scale data processing and communication by using a methodology that involves simulating environments with a variation of 1 to 25 Edge devices and maintaining a constant number of three Fogs and a single Cloud. The employed method includes the analysis of different databases, each representing a specific type of workload in terms of data volume and complexity, from simple health parameters to complex industrial monitoring data. By quantifying response time and the system’s overall performance in various configurations, it was possible to identify critical saturation points and efficiency in the Fog and Cloud layers. The results show that while Fog Computing offers significant improvements in latency and local data processing, its capacity is limited by the amount of available computational resources, leading to the need for scalability and proper planning of Fog. The study’s conclusions highlight the importance of a well-dimensioned and adapted Edge-Fog-Cloud infrastructure to the specific needs of each application. Furthermore, it is emphasized that the potential independence from the internet connection offered by Fog Computing can be decisive in environments with limited or unstable connectivity and requiring critical decision-making responses.
Keywords: Arquitetura Edge-Fog-Cloud
Otimização distribuída
Redução de latência
IoT
IIoT
Distributed optimization
Latency reduction
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17261
Issue Date: 25-Mar-2024
Appears in Collections:Mestrado em Ciência da Computação (Dissertações)



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