پديد آورنده :
حبيب اللهي، مينا
عنوان :
جابجايي زماني: يك تكنيك براي همزيستي قابل اعتماد شبكه¬هاي اينترنت اشيا مبتني بر TSCH
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
پانزده،79ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
اينترنت اشيا , استانداردIEEE802.15.4 , حالت زمان شياربندي شده با پرش فركانسي , همزيستي
استاد داور :
محمد جواد اميدي، فروغ السادات طباطبا
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/09/05
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/13
چكيده فارسي :
افزايش استفاده از دستگاه¬هاي اينترنت اشيا سبب افزايش تعداد شبكه¬هايي مي¬گردد كه از باند آزاد 4/2 گيگاهرتز براي ارسال و دريافت¬هاي خود استفاده مي¬كنند. اين مسئله مي¬تواند زمينه تجربه تداخلات ناشي از همزيستي شبكه¬ها و در نتيجه آن تنزل عملكرد را براي شبكه¬ها فراهم كند. حالت زمانبندي با پرش فركانسي TSCHبه عنوان يكي از حالت¬هاي عملكردي دسترسي به رسانه تكنولوژي IEEE802.15.4 ، معرفي شد تا قابليت اعتماد شبكه¬هاي اينترنت اشيا را هنگاميكه دستخوش همزيستي شدند، تضمين كند. اين تكنولوژي از پرش فركانسي به عنوان يك راهبرد محافظتي در برابر تلفات طولاني¬مدت بسته¬ها كه ناشي از تداخلات است، استفاده مي¬كند. اما زمانيكه چندين شبكه¬ي TSCH مستقل همزيستي دارند، آن¬ها در معرض تداخلات يكديگر قرار دارند و بدترين حالات سناريوهاي همزيستي را تجربه مي¬كنند. در اين پژوهش ما تكنيكي را كه جابجايي زماني ناميده مي¬شود را پيشنهاد مي¬دهيم تا قابليت اعتماد شبكه¬هاي همزيست مبتني بر TSCH را ايمن كنيم. تكنيك جابجايي زماني زمانبندي گره¬ها ي درون شبكه¬هاي مبتني بر TSCH را بصورت همگام و دوره¬اي تغيير مي¬دهد تا از سناريوهاي بدترين حالت و تصادم¬هاي پيوسته طولاني مدت دوري كند. در اين تكنيك، گره¬ها با كمك يك جدول جابجايي زماني يكسان، مرزهاي شيارهاي زماني خود را به صورت متناوب، تغيير مي¬دهند. در مواقعي كه شبكه¬هاي همزيست از كانال¬هاي يكسان براي برقراري ارتباط استفاده مي¬كنند، جابه¬جايي شيارهاي زماني، ارسال هاي همزمان در شبكه¬ها را كاهش دهد و از رخداد تصادم¬هاي پياپي جلوگيري كند. برخلاف راهكار پرش فركانسي، جابجايي زماني هيچگونه محدوديتي در چگونگي انتخاب پارامترهاي شبكه به كاربر تحميل نمي¬كند. همچنين اجرا نمودن اين تكنيك زماني ساده است و هيجگونه سربار ارتباطي يا سربار محاسباتي براي گره¬هايي كه محدوديت تواني و حافظه¬اي دارند، ندارد. در اين پژوهش ما با استفاده از شبيه¬ساز شبكه¬هاي همزيست مبتني بر TSCH توسعه داده شده در متلب و سيستم عامل Contiki، تكنيك جابجايي زماني را اعمال و مورد بررسي قرار داديم. نتايج حاصل از شبيه¬سازي¬هاي انجام شده نشان مي¬دهد كه اين تكنيك زماني سناريوهاي بدترين حالت كه در آن شبكه¬ها براي مدت طولاني مدت تصادم¬هاي پيوسته دارند را بصورت موثري كاهش مي¬دهد و سبب افزايش قابليت اعتماد مي¬گردد و همچنين با نگه داشتن نرخ عدم تصادم در يك رنج مشخص و بالا، قابليت پيش¬بيني را ارتقا مي¬دهد.
چكيده انگليسي :
Escalation in the use of Internet-of-Things (IoT) devices gives rise to increase in the number of networks using the license-free 2.4 GHz frequency band for their communications. This issue can prepare the ground for networks to experience interference from coexisting networks and thus performance degradation. Time Slotted Channel Hopping (TSCH), as an operational medium access mode of the IEEE 802.15.4 technology, was introduced to ensure the reliability of IoT networks when they undergo coexistence. It uses frequency hopping as a protective strategy against long-term packet losses due to interference. However, when several independent TSCH networks coexist, they are prone to interfere with one another, and they experience the worst-case scenarios of coexistence. In this research, we propose a technique called time shifting to secure the reliability of coexisting TSCH-based networks. Time shifting synchronously and periodically alters the timing of nodes within a TSCH network to avoid the worst-case scenarios and long-term continuous collisions. In this technique, nodes change the boundaries of their timeslots periodically with the aid of a time shifting table. Time shifting decreases simultaneous transmissions and continuous collisions in cases where the coexisting networks utilize similar channels for communication. Unlike frequency hopping mechanism, time shifting does not impose any constraint on how user select network’s parameters. Moreover, implementation of this time-based technique is simple and does not require any communication or computation overhead for energy-constrained and memory-constrained nodes. In this research, we evaluated time shifting mechanism using a coexisting TSCH-based networks simulator developed in Matlab and Contiki OS. The results of simulations show that this technique effectively decreases the worst-case scenarios where coexisting networks experience continuous collisions, increases reliability and also enhances predictability by keeping collision-free ratio in a high and certain level.
استاد راهنما :
حسين سعيدي , مجيد نبي
استاد داور :
محمد جواد اميدي، فروغ السادات طباطبا
