A Survey of Mobile Cloud Computing:

Architecture, Applications, and Approaches

Mobile cloud computing (MCC) telah diperkenalkan untuk menjadi teknologi potensial untuk layanan mobile. MCC mengintegrasikan komputasi awan ke lingkungan mobile dan mengatasi hambatan yang terkait dengan kinerja (misalnya, baterai, penyimpanan, dan bandwidth), lingkungan (misalnya, heterogenitas, skalabilitas, dan ketersediaan), dan keamanan (misalnya, keandalan dan privasi) dibahas dalam komputasi mobile.

       I.            PENDAHULUAN

Perangkat ponsel (misalnya, smartphone, PC tablet, dll) semakin menjadi bagian penting dari kehidupan manusia sebagai alat komunikasi yang paling efektif dan nyaman tidak dibatasi oleh waktu dan tempat. Pesatnya kemajuan komputasi mobile (Mobile Computing) menjadi tren yang kuat dalam pengembangan teknologi IT serta perdagangan dan industri bidang. Namun, perangkat mobile menghadapi banyak tantangan dari berbagai perngkat (misalnya, baterai, penyimpanan, dan bandwidth) dan komunikasi (misalnya, mobilitas dan keamanan). Cloud computing (CC) telah diakui secara luas sebagai infrastruktur komputasi generasi berikutnya. CC menawarkan beberapa keuntungan dengan memungkinkan pengguna untuk menggunakan infrastruktur (misalnya, server, jaringan, dan penyimpanan), platform ( misalnya, layanan middleware dan sistem operasi), dan software (misalnya, program aplikasi) disediakan  penyedia cloud (misalnya, Google, Amazon, dan Salesforce) dengan biaya rendah. Selain itu, CC memungkinkan pengguna untuk elastis memanfaatkan sumber daya dalam mode on-demand. Akibatnya, aplikasi mobile dapat dengan cepat ditetapkan dan dirilis dengan upaya manajemen yang minimal atau interaksi penyedia layanan.

     II.            GAMBARAN MOBILE CLOUD COMPUTING

Istilah "mobile cloud computing" diperkenalkan tidak lama setelah konsep "cloud computing" diluncurkan pada pertengahan 2007. Ini telah menarik perhatian dari pengusaha sebagai pilihan bisnis yang menguntungkan yang mengurangi pembangunan dan menjalankan biaya aplikasi mobile, pengguna ponsel sebagai teknologi baru untuk mencapai pengalaman yang kaya dari berbagai layanan mobile dengan biaya rendah, dan peneliti sebagai solusi yang menjanjikan untuk green IT. Bagian ini memberikan gambaran tentang MCC (Mobile Cloud Computing)  termasuk definisi, arsitektur, dan keuntungan.

A.    Apa Mobile Cloud Computing?

Mobile Cloud Computing di yang paling sederhana, mengacu pada infrastruktur di mana kedua penyimpanan data dan pengolahan data terjadi di luar perangkat mobile. Aplikasi mobile cloud memindahkan komputasi daya dan penyimpanan data dari ponsel dan ke awan, membawa aplikasi dan mobile computing untuk pengguna bukan hanya smartphone tapi yang jauh lebih luas dari pelanggan mobile

B. Arsitektur  Ponsel Cloud Computing

Pada Gambar. 1,mobile perangkatyang terhubung ke jaringan selular melalui BTS (misalnya, base transceiver station (BTS), akses, jalur  atau satelit) yang membangun dan mengontrol koneksi (link udara) dan antarmuka fungsional antara jaringan dan perangkat mobile. Pengguna ponsel 'permintaan dan informasi (misalnya, ID, dan lokasi) ditransmisikan ke prosesor sentral yang terhubung ke server menyediakan layanan jaringan mobile. Di sini, operator jaringan seluler dapat memberikan layanan kepada pengguna ponsel (untuk otentikasi, otorisasi,dan akuntansi) berdasarkan pada agen rumah (HA) dan data pelanggan 'disimpan dalam database. Setelah itu, permintaan pelanggan 'dikirim ke awan melalui Internet. Di awan, pengendali awa memproses permintaan untuk menyediakan pengguna mobile dengan layanan cloud yang sesuai. Layanan ini dikembangkan dengan konsep komputasi utilitas, virtualisasi, dan arsitektur berorientasi layanan (misalnya, web, aplikasi, dan server database).

C. Keuntungan dari Mobile Cloud Computing

Komputasi Cloud dikenal menjadi solusi yang menjanjikan untuk komputasi mobile karena berbagai alasan (misalnya, mobilitas, komunikasi, dan portabilitas [13]). Berikut ini, kami menjelaskan bagaimana awan bisa digunakan untuk mengatasi hambatan dalam komputasi mobile, dengan demikian menunjukkan keuntungan dari Mobile Cloud Computing:

11.  Memperluas masa pakai  Baterai adalah salah satu perhatian utama untuk perangkat mobile.

22. Meningkatkan kapasitas penyimpanan data dan pengolahan daya: kapasitas penyimpanan juga  merupakan kendala untuk perangkat mobile.

33. Meningkatkan  Menyimpan data atau menjalankan aplikasi di awan/cloud adalah cara yang efektif untuk meningkatkan keandalan sejak data dan aplikasi yang disimpan dan didukung pada sejumlah komputer.

Selain itu, Mobile Cloud Computing juga mewarisi beberapa keuntungan dari awan untuk layanan mobile sebagai berikut:

a.       penyediaan Dinamis: Dinamis on permintaan penyediaan sumber daya pada,self-service secara halus adalah cara yang fleksibel untuk penyedia layanan dan pengguna ponsel untuk menjalankan aplikasi mereka tanpa syarat

b.      Skalabilitas: penyebaran aplikasi mobile dapat dilakukan dan ditingkatkan

c.       Penyedia layanan (misalnya, operator jaringan dan data pemilik pusat) dapat berbagi sumber daya dan biaya untuk mendukung berbagai aplikasi dan sejumlah besar penggunaIntegrasi.

d.      Kemudahan  beberapa layanan dari penyedia layanan yang berbeda dapat diintegrasikan dengan mudah

III..APLIKASI MOBILE CLOUD COMPUTING

A. Mobile Commerce

Ponsel perdagangan (m-commerce) adalah model bisnis untuk perdagangan menggunakan perangkat mobile. m-Commerce aplikasi umumnya memenuhi beberapa tugas yang membutuhkan mobilitas (misalnya, transaksi mobile dan pembayaran, mobile messaging, dan Mobile Advantage). Aplikasi m-commerce dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kelas termasuk keuangan, iklan dan belanja

B. Mobile Belajar

Mobile belajar (m-learning) dirancang berdasarkan pembelajaran elektronik (e-learning) dan mobilitas. Bagaimanapun,aplikasi m-learning tradisional memiliki keterbatasan dalam hal biaya tinggi dari perangkat dan jaringan,

tingkat transmisi jaringan rendah, dan sumber daya pendidikan yang terbatas. Berbasis cloudm-learning aplikasidiperkenalkan untuk memecahkan keterbatasan ini. Misalnya, memanfaatkan cloud dengan  penyimpanan yang besar kapasitas dan kemampuan proses yang kuat, aplikasi menyediakan pelajar dengan layanan yang jauh lebih kaya dalam hal data (informasi) ukuran, kecepatan pemrosesan lebih cepat, dan daya tahan baterai yang lebih lama.

C. Ponsel Kesehatan

Tujuan dari penerapan Mobile Cloud Computing dalam aplikasi medis adalah untuk meminimalkan keterbatasan  tradisional pengobatan medis (misalnya, penyimpanan fisik kecil, keamanan dan privasi, dan kesalahan medis). M-Kesehatan(m-kesehatan) menyediakan pengguna mobile dengan mudah membantu untuk mengakses sumber daya (misalnya,pasien) catatan kesehatan  dengan mudah dan cepat.

D. Ponsel Gaming

Seluler permainan (m-game) merupakan potensi pendapatan menghasilkan pasar untuk penyedia layanan. M-game dapat benar-benar offload mesin permainan yang membutuhkan sumber daya komputasi yang besar (misalnya, render grafis) ke server di awan, dan gamer hanya berinteraksi dengan antarmuka layar pada perangkat. Ponsel Gamening menunjukkan bahwa offloading (multimedia code) dapat menghemat energi untuk perangkat mobile, sehingga meningkatkan permainan waktu bermain pada perangkat mobile. Mengusulkan MAUI (memori Unit aritmatika dan antarmuka), sebuah sistem yang memungkinkan halus offloading sadar energi-kode mobile untuk awan. Juga, sejumlah percobaan yang dilakukan untuk mengevaluasi energi yang digunakan untuk aplikasi game dengan jaringan 3G dan jaringan WiFi. Hal ini ditemukan bahwa alih-alih offloading semua kode ke awan untuk diproses, MAUI partisi kode aplikasi pada runtime berdasarkan biaya komunikasi jaringan dan CPU pada perangkat mobile untuk memaksimalkan penghematan energi diberikan konektivitas jaringan. Hasil menunjukkan bahwa MAUI tidak hanya membantu pengurangan energi secara signifikan untuk perangkat mobile (yaitu, MAUI menghemat 27% dari energi penggunaan untuk permainan video dan 45% untuk catur), tetapi juga meningkatkan kinerja aplikasi mobile (yaitu, refresh rate permainan meningkat 6-13 frame per detik).

E. Aplikasi Praktis lain

Awan menjadi alat yang berguna untuk membantu pengguna ponsel berbagi foto dan klip video secara efisien dan tag teman-teman mereka di jejaring sosial populer Twitter dan Facebook. MeLog adalah sebuah aplikasi MCC yang memungkinkan pengguna ponsel untuk berbagi pengalaman real-time (misalnya, wisata, belanja, dan event) lebih dari awan melalui blogging otomatis. Para pengguna ponsel (misalnya, wisatawan) yang didukung oleh beberapa layanan cloud seperti membimbing perjalanan mereka, menunjukkan peta, rekaman jadwal, dan menyimpan gambar dan video-.

IV. ISU DAN PENDEKATAN DARI MCC

Sebagaimana dibahas dalam bagian sebelumnya, PKS memiliki banyak keuntungan bagi pengguna ponsel dan penyedia layanan. Namun, karena integrasi dari dua bidang yang berbeda, yaitu, komputasi awan dan jaringan mobile,MCC harus menghadapi banyak tantangan teknis. Bagian ini berisi beberapa isu penelitian di MCC, yang terkait dengan komunikasi mobile dan komputasi awan. Kemudian, solusi yang tersedia untuk mengatasiini

masalahditinjau.

A. Isu dalam Mobile Communication Side

1) Bandwidth adalah salah satu masalah besar di MCC karena sumber daya radio untuk nirkabel rendah. Jaringan jauh langka dibandingkan dengan jaringan kabel tradisional.

solusi untuk berbagi bandwidth terbatas antara ponsel pengguna yang berlokasi diyang

daerahsama (misalnya, tempat kerja, stasiun, dan stadion) dan terlibat dalam konten yang sama (misalnya, file video).Para penulis memodelkan interaksi antara pengguna sebagai permainan coalitional. Sebagai contoh, pengguna membentuk koalisi di mana setiap anggota bertanggung jawab untuk bagian dari file video (misalnya, suara, gambar, dan keterangan) dan mentransmisikan / bursa kepada anggota koalisi lainnya. Hal ini menyebabkan peningkatan kualitas video. Namun, solusi yang diusulkan hanya diterapkan dalam kasus ketika pengguna di daerah tertentu tertarik dengan isi yang sama. Juga, tidak mempertimbangkan kebijakan distribusi (misalnya, yang menerima berapa banyak dan yang bagian isi) yang menyebabkan kurangnya keadilan tentang kontribusi masing-masing pengguna untuk koalisi.

2)  Ketersediaan Layanan menjadi isu yang lebih penting di MCC dari itu dalam awan komputasi dengan jaringan kabel. Pengguna ponsel mungkin tidak dapat terhubung ke awan untuk mendapatkan pelayanan karena kemacetan lalu lintas, kegagalan jaringan, dan mengusulkan solusi untuk membantu pengguna ponsel dalam kasus pemutusan dari awan.

3)  MCC akan digunakan dalam jaringan yang sangat heterogen dalam haljaringan antarmuka nirkabel. Berbeda akses mobile node ke awan melalui berbagai teknologi akses radio sepertiWCDMA, GPRS, WiMAX, CDMA2000, dan WLAN. Akibatnya, masalah bagaimana menangani konektivitas nirkabel sementara memuaskan kebutuhan PKS muncul (misalnya, selalu on-konektivitas, on-demand skalabilitas konektivitas nirkabel, dan efisiensi energi dari perangkat mobile). mengusulkan sebuah arsitektur untuk memberikan strategi akses jaringan cerdas untuk pengguna ponsel untukmemenuhi kebutuhan aplikasi.

B. Isu dalam Komputasi Side

1) Computing Offloading: Seperti yang dijelaskan pada bagian sebelumnya, pembongkaran adalah salah satu fitur utama MCC untuk meningkatkan masa pakai baterai untuk perangkat mobile dan untuk meningkatkan kinerja aplikasi. Namun, ada banyak isu-isu terkait termasuk pembongkaran efisien dan dinamis di bawah perubahan lingkunganstatis.

a) Pembongkarmuatan di lingkungan  Percobaan di menunjukkan bahwa pembongkaran tidak selalu cara yang efektif untuk menghemat energi. Untuk kompilasi kode, offloading mungkin mengkonsumsi lebih banyak energi daripada pengolahan lokal ketika ukuran kode kecil. Misalnya, ketika ukuran kode berubah setelah kompilasi 500KB, offloading mengkonsumsi sekitar 5% dari baterai perangkat untuk komunikasi sedangkanpengolahan lokal mengkonsumsi sekitar 10% dari baterai untuk perhitungan nya. Dalam hal ini, offloading dapat menghemat baterai hingga 50%. Namun, ketika ukuran kode diubah adalah 250KB, efisiensi mengurangi sampai 30%.

V. OPEN ISU DAN MASA DEPAN ARAH PENELITIAN

Beberapa karya penelitian memberikan kontribusi pada perkembangan MCC dengan mengatasi masalah yang disajikan dalam bagian sebelumnya. Namun, masih ada beberapa masalah yang perlu ditangani. Bagian ini menyajikan beberapa masalah terbuka dan kemungkinan arah penelitian dalam pengembangan MCC.

A. Bandwidth rendah

Meskipun banyak peneliti mengusulkan cara optimal dan efisien alokasi bandwidth, keterbatasan bandwidth masih menjadi perhatian besar karena jumlah pengguna ponsel dan awan secara dramatis meningkatkan jaringan 4G dan Femtocell muncul teknologi menjanjikan bahwa mengatasi dan keterbatasan  membawa sebuah revolusi dalam meningkatkan bandwith4G.

1) jaringan  Jaringan 4G adalah teknologi yang secara signifikan meningkatkan kapasitas bandwidth untuk sub scribers. Jaringan 4G mampu menyediakan hingga 100 Mbit / s (untuk "LTE Advanced" standar) dan 128 Mbit / s (untuk "WirelessMAN-Advanced" standar) untuk pengguna mobile, sedangkan jaringan 3G saat ini mendukung maksimum 14,4 Mbit / s. Selanjutnya, jaringan 4G juga menjanjikan keuntungan lain seperti widering cakupan area mobile, smoothering handoff cepat, layanan bervariasi, dll. Namun demikian,nirkabel 4G jaringan masih ada beberapa isu yang berkaitan dengan arsitektur, protokol akses, atau kualitas layanan jaringan yang diperhitungkan dalam Femtocell: 

B. Network Access Manajemen

Sebuah manajemen akses jaringan yang efisien tidak hanya meningkatkan kinerja link untuk pengguna ponsel tetapi juga mengoptimalkan penggunaan bandwidth. Radio kognitif dapat diharapkan sebagai solusi untuk mencapai nirkabel pengelolaanaksesdi lingkungan komunikasi mobile. Radio kognitif meningkatkan efisiensi pemanfaatan spektrum secara signifikan, dengan memungkinkan pengguna tanpa izin untuk mengakses spektrum dialokasikanuntuk pengguna berlisensi. Ketika teknik ini diintegrasikan ke MCC, spektrum dapat dimanfaatkan lebih efisien, spektrum kelangkaan dapat diselesaikan sehingga jutaan dolar untuk penyedia jaringan dapat diselamatkan. Namun, radio kognitif didefinisikan sebagai teknologi komunikasi wireless di mana setiap node berkomunikasi melalui sistem nirkabel yang optimal berdasarkan pengakuan dari ketersediaan sumber daya radio di lingkungan komunikasi nirkabel heterogen. Oleh karena itu, pengguna ponsel di MCC mampu harus mendeteksi ini ketersediaan sumber daya radio (melalui spektrum penginderaan) sambil memastikan bahwatradisional layanantidak akan ikut campur.

C. Kualitas Layanan

Pada MCC, pengguna ponsel harus mengakses ke server yang berada di awan ketika meminta jasa dan sumber daya di awan. Namun, pengguna ponsel mungkin menghadapi beberapa masalah seperti kemacetan karena keterbatasan bandwidth nirkabel, pemutusan jaringan, dan pelemahan sinyal yang disebabkan oleh ponsel mobilitas pengguna. Mereka menyebabkan keterlambatan ketika pengguna ingin berkomunikasi dengan awan, sehingga QoS berkurang secara signifikan. Dua arah penelitian baru CloneCloud dan Cloudlets yang diharapkan dapat mengurangi delay jaringan.

D. Biaya

Pelayanan Menggunakan di PKS melibatkan dengan kedua penyedia layanan mobile (MSP) dan penyedia layanan cloud (CSP). Namun, MSPs dan CSP memiliki manajemen layanan yang berbeda, manajemen pelanggan, metode pembayaran dan harga. Oleh karena itu, ini akan menyebabkan banyak masalah, yaitu, bagaimana menetapkan harga, bagaimana harga akan dibagi antara entitas yang berbeda, dan bagaimana pelanggan membayar. Misalnya, ketika pengguna ponsel menjalankan aplikasi mobile game di atas awan itu, ini melibatkan penyedia layanan permainan (memberikan lisensi game),penyedia layanan seluler (mengakses data melalui base station), dan penyedia layanan cloud (berjalan mesin permainan data pusat).

E. Standar Antarmuka

Interoperabilitas menjadi isu penting ketika pengguna ponsel perlu berinteraksi dan berkomunikasi dengan awan. Antarmuka saat ini antara pengguna ponsel dan awan sebagian besar didasarkan pada antarmuka web. Namun, dengan menggunakan antarmuka web mungkin tidak menjadi pilihan terbaik. Pertama, antarmuka web tidak secara khusus dirancang untuk perangkat mobile. Oleh karena itu, antarmuka web mungkin memiliki lebih overhead. Juga, kompatibilitas antara perangkat untuk antarmuka web bisa menjadi masalah.