In this paper, we propose an energy efficient passive optical network (PON) architecture for backhaul connectivity in indoor visible light communication (VLC) systems. The proposed network is used to support a fog computing architecture designed to allow users with processing demands to access dedicated fog nodes and idle processing resources in other user devices (UDs) within the same building. The fog resources within a building complement fog nodes at the access and metro networks and the central cloud data center. A mixed integer linear programming (MILP) model is developed to minimize the total power consumption associated with serving demands over the proposed architecture. A scenario that considers applications with intensive demands is examined to evaluate the energy efficiency of the proposed architecture. A comparison is conducted between allocating the demands in the fog nodes and serving the demands in the conventional cloud data center. Additionally, the proposed architecture is compared with an architecture based on state-of-art Spine-and-Leaf (SL) connectivity. Relative to the SL architecture and serving all the demands in the cloud, the adoption of the PON-based architecture achieves 84% and 86% reductions, respectively.


翻译:本文提出一种基于被动式光纤网络(PON)架构的能效室内可见光通信(VLC)网络,以支持雾计算架构。该雾计算架构旨在允许需要处理的用户访问在同一建筑内的专用雾节点和其他用户设备(UD)中的空闲处理资源。建筑物内的雾资源补充了接入和城域网的雾节点以及中央云数据中心。提出了一种混合整数线性规划(MILP)模型,以最小化与服务所需相关的总功耗。该模型考虑了需求密集型应用场景,以评估所提架构的能效性。对新提出的架构的需求分配和传统云数据中心的需求服务之间进行了比较。此外,将所提出的架构与基于先进的Spine-and-Leaf(SL)互联的架构进行了比较。相对于SL架构和全部需求在云端服务,采用PON架构分别可以实现84%和86%的减少。

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