Tez No	İndirme	Tez Künye	Durumu
708649		Data traffic management in IoT applications using complex event processing / Kompleks olay işleme kullanarak IoT uygulamalarında veri trafiği yönetimi Yazar:KEMAL ÇAĞRI SERDAROĞLU Danışman: PROF. DR. ŞEBNEM BAYDERE Yer Bilgisi: Yeditepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı Konu:Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control Dizin:Kompleks sistemler = Complex systems ; Nesnelerin interneti = Internet of things ; Veri trafiği = Data traffic	Onaylandı Doktora İngilizce 2022 127 s.
IoT'de heterojen hizmetlerin yaygınlaşmasıyla birlikte nesnelerin bulutu, gecikmeye dayalı ağ sorunlarıyla yüzleşmeye başlamıştır. Çözüm olarak nesnelerin sisi (FoT) paradigması ortaya çıkmıştır. FoT, hesaplamayı buluttan kaynak kısıtlı uç ağlara devrederek gerçek zamanlı IoT hizmetleri için sayısız avantaj vaat etmektedir. Bu nedenle, bu avantajlardan yararlanmak için etkin bir veri trafiği yönetimi ve kaynak sağlama yaklaşımına ihtiyaç vardır. Bu tez, gecikmeye duyarlı uygulamalar açısından ölçeklenebilir bir FoT sisteminde IoT veri trafiği yönetimi ile ilgili aşağıdaki üç sorunu ele almaktadır. Problem-1: Bu servislerin karar çıktılarının çok-öncelikli trafik kalıpları ile iletildiği farklı QoS özelliklerine sahip çoklu servisleri desteklemek için, verimli bir veri trafiği çizelgeleme mekanizmasına ihtiyaç vardır. Problem-2: Sis bileşenleri arasında güvenilir veri transferinde karşılaşılan iletim gecikmesi, daha iyi QoS deneyimi için azaltılmalıdır. Problem-3: FoT servislerinin kararlı entegrasyonunu anlamak ve elde etmek için bir sensör veri tazeliği modeline ihtiyaç vardır. Bu amaçla, tezin katkıları üc¸ yönlüdür; İlk olarak, çok seviyeli kuyruk tasarımında gözlemlenen açlığın azaltılması için CEP tabanlı bir zamanlama politikası önerilmiştir. Önerilen yaklaşımda, sonlu boyutlu çok seviyeli bekleme hatları kullanılarak çok öncelikli FoT veri trafiğinin varış-hizmet modeli verilmiş ve ardından varış-servis bekleme parametreleri türetilmiştir. Önerilen çizelgeleme politikası, bekleme süreleri ve bekleme süresi boşluğu özelliklerinin kapsamlı bir analizi yoluyla FIFO ve MPDQ politikalarıyla karşılaştırılmıştır. İkinci olarak, sis sisteminin bileşenleri arasındaki gidiş-dönüş gecikmelerini azaltmak için mesaj kuyruğuna dayalı bir veri aktarım yöntemi incelenmiştir. Kuyruğa dayalı mesajlaşma modelinin ve geleneksel abone ol-güncelle-bildir-temelli veri akışı yaklaşımının kapsamlı bir analizi, zamanlama kısıtlamaları ve gecikme özellikleri açısından verilmiştir. Analizde, her iki yöntem için sensör ve karar verilerinde karşılaşılan uçtan uca gecikme formüle edilerek veri iletim gecikmesine neden olan faktörler incelenmiştir. Üçüncüsü, uygulamanın gerektirdiği sensör veri tazelik oranını ölçmek için durum bilgisi olan bir tazelik modeli tasarlanmıştır. Veri tazeliği bağlamında tüm sistemin davranışı için bir analiz verilmiş ve önerilen yöntem, mevcut durumsuz veri tazeliği zaman hesaplama yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Genel olarak, kapsamlı testler, önerilen çözümler için bir kavram kanıtı olarak simülasyonlarda ve gerçek bir test ortamı ortamında gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, önerilen çözümlerin, verilen test ortamında FoT tasarımına önemli katkılar sağladığını ortaya koymaktadır. Ayrıca önerilen çizelgeleme politikasının 800 istemciye ve 256 sensör cihazına kadar ölçeklenebilen bir sis sistemi için bekleme süresi boşluklarını ve gecikmeyi azalttığı da gösterilmiştir.
With the proliferation of heterogeneous services in IoT, the cloud of things has begun to face latency-based network challenges. As a solution, the fog of things (FoT) paradigm has emerged. FoT promises numerous advantages for real-time IoT services by offloading computation from the cloud to resource-constrained edge networks. Therefore, to utilize these advantages, an effective data traffic management and resource provisioning approach is needed. This thesis addresses the following three problems associated with IoT data traffic management in a scalable FoT system from the perspective of latency-sensitive applications. Problem-1: an efficient data traffic scheduling mechanism is needed to support multiple services having different QoS characteristics where the decision outputs of these services are transmitted with multi-priority traffic patterns. Problem-2: transmission delay faced on reliable data transfer between fog components should be reduced to experience better QoS. Problem-3: a sensor data freshness model is needed to understand and achieve stable integration of FoT services. To this end, the contributions of the thesis are threefold; First, a CEP-based scheduling policy is proposed for the mitigation of the starvation observed in multi-level queue design. In the proposed approach, arrival-service model of multi-priority FoT data traffic is given using finite-size multi-level waiting lines and then arrival-service waiting parameters are derived. The proposed scheduling policy is compared with FIFO and MPDQ policies through a comprehensive analysis of the waiting times and wait-time gap characteristics. Second, a message queue-based data transfer method is studied to reduce round trip delays between the components of the fog system. A comprehensive analysis of the queue-based messaging model and the conventional subscribe-update-notify-based data flow approach is given in terms of timing constraints and delay characteristics. In the analysis, the factors that result in data transmission latency are examined by formulating end-to-end latency faced in sensor and decision data for both methods. Third, a stateful freshness model is devised to quantify the sensor data freshness rate required by the application. An analysis for the behavior of the overall system in the context of data freshness is given and the proposed method is compared with the state-of-the-art stateless data freshness time calculation methods. Overall, comprehensive tests are conducted in simulations and on real a testbed environment as a proof of concept for the proposed solutions. The results reveal that the proposed solutions provide significant contributions to the FoT design in the given setup. It is also shown that, the proposed scheduling policy reduces the waiting time gaps and latency for a fog system scaling up to 800 clients and 256 sensor devices.