Архитектура и ключевые модули интернета

Полезность сети и законы Меткалфа и Бекстрома

По устоявшейся традиции полезность сети рассчитывается в соответствии с законом Меткалфа. В 1980 г. Роберт Меткалф сформулировал идею о том, что полезность любой сети пропорциональна квадрату численности пользовате- лей системы. Когда речь идет об интернете вещей, в качестве пользователей можно рассматривать датчики или граничные устройства. В целом, закон Мет- калфа выражается следующей формулой:
V µ N²,
где V – полезность сети; N – количество узлов в этой сети.
Чтобы лучше разобраться в этой формуле, посмотрим график на рис. 2.1, на котором также показана точка пересечения, которая отмечает порог, перейдя через который можно ожидать окупаемости инвестиций (положительное зна- чение коэффициента ROI).
Недавно появился еще один пример, подтверждающий актуальность закона Меткалфа применительно к распределенным реестрам и поведению крипто- валют. Мы подробнее разберем распределенные реестры в главе, посвященной вопросам безопасности.
В недавно вышедшем аналитическом докладе Кена Алаби говорится о том, что распре-
^ деленные сети также подчиняются закону Меткалфа¹.


¹ Electronic Commerce Research and Applications. Т. 24, C (июль, 2017). С. 23–29.
Экосистема интернета вещей  43



Стоимость
Рис. 2.1  Закон Меткалфа. Полезность сети в зависимости от показателя N. Стоимость каждого узла выражена формулой kN, где k – это произвольная постоянная.
В данном примере значение k равно $10 за каждый граничный датчик IoT-сети. Важное значение – это точка пересечения, которая появляется в случае роста показателя полезности и обозначает тот момент, когда IoT-система достигает положительного значения коэффициента ROI

Закон Меткалфа не принимает в расчет ухудшение качества связи, которое может возникнуть в результате увеличения количества пользователей и/или объема данных на фоне сохранения изначальной пропускной способности сети. Также закон Меткалфа не принимает в расчет различие в уровнях сете- вого обслуживания, ненадежную инфраструктуру (например, связь стандарта 4G LTE в движущемся транспортном средстве) или неблагоприятные факторы, влияющие на работу сети (например, DoS-атаки).

Чтобы сделать поправку на эти обстоятельства, мы применяем закон Бек- строма:

где:

• 
  V_i,j обозначает полезность сети j для устройства i в данный момент вре- мени;
  
• 
  i – отдельный пользователь или устройство в сети;
  
• 
  j – сама сеть;
  
• 
  k – единичная транзакция;
  
• 
  B_i,j,k – преимущество, которое транзакция k дает устройству i в сети j;
  

44  Архитектура и ключевые модули интернета вещей

• 
  C_i,j,k – стоимость транзакции k для устройства i в сети j;
  
• 
  r_k – ставка дисконтирования на момент транзакции k;
  
• 
  t_k – затраченное время (в годах) на транзакцию k;
  
• 
  n – количество пользователей;
  
• 
  m – количество транзакций.
  

Согласно закону Бекстрома, чтобы рассчитать полезность сети (например, IoT-решения), мы должны оценить все транзакции с каждого устройства и сум- мировать их полезность. Если сеть j по любой причине дает сбой, во сколько это обойдется пользователю? Это то влияние, которое оказывает IoT-сеть, и тут просматривается более сильная привязка к реальным показателям полезно- сти. Сложнее всего в этом уравнении вычислить показатель B – преимущество транзакции. Если разбирать каждый IoT-датчик по отдельности, значение это- го параметра может быть очень небольшим и несущественным (например, ин- дикатор температуры какого-либо устройства не передавал данные в течение часа). В других случаях это значение может быть очень существенным (напри- мер, села батарейка датчика протечки воды, и складское помещение магазина оказалось затоплено, что повлекло за собой большие издержки и повышение стоимости страховки).
При разработке IoT-решений первое, что должен сделать архитектор – это понять, какую пользу принесет проект. В худшем случае IoT-система становит- ся финансовой обузой и приносит клиенту только убытки.