Метод SYNERGY розподіленої оптимізації та узгодженого керування у телекомунікаційних середовищах Fog/Edge

Анотація

У статті розроблено метод System-wide Energy and Risk Governance (SYNERGY), призначений для розподіленої оптимізації та узгодженого керування у телекомунікаційних середовищах Fog/Edge. Метою розробки SYNERGY є забезпечення глобальної стійкості та енергетичного балансу між незалежними координаторами, які функціонують у динамічних умовах із частковими відмовами та стохастичними збуреннями. Поставлена наукова задача полягає у досягненні колективної мінімізації глобальної функції втрат за умови локальних обмежень ресурсів і збереження автономності кожної групи вузлів. Запропонований метод грунтується на аналітичній схемі розподіленої оптимізації, що поєднує метод змінного напрямку множників і механізм множників Лагранжа для реалізації консенсусу між координаторами та узгодження процесів прийняття рішень у реальному часі. Архітектура методу реалізує багаторівневу взаємодію між координаторами, де локальні процеси самоорганізації узгоджуються через аналітичні модулі оптимізації, а верхній рівень формує політики керування на основі накопичених статистичних даних. Алгоритм SYNERGY має циклічну структуру, яка включає етапи обміну параметрами, оновлення локальних станів, перевірку збіжності та корекцію політик policy(t). Така структура забезпечує безперервність керування навіть за умов деградації каналів зв’язку, зберігаючи узгодженість між усіма координаторами. Проведено експериментальне моделювання у розподіленому середовищі Fog/Edge, яке підтвердило ефективність і стійкість методу. Результати показали, що швидкість збіжності глобальної функції втрат зросла в діапазоні 40 – 45%, залишкова похибка зменшилася більш ніж на 50%, середнє енергоспоживання знизилося в діапазоні 12 – 15%, а при високій волатильності каналів – до 20%. Стійкість до втрат пакетів підвищилася в діапазоні 18 – 22%, а використання циклу оновлення політик дозволило прискорити стабілізацію узгодженого стану в діапазоні 25 – 30%. Отримані результати доводять, що метод SYNERGY є ефективним інструментом підвищення стійкості, енергетичної збалансованості та керованості розподілених телекомунікаційних середовищ Fog/Edge у динамічних умовах.