توصيفگر ها :
اينترنت اشيا , شبكه حسگر بيسيم , بلوتوث مش , چرخهي كار
چكيده فارسي :
بلوتوث كم مصرف يك فناوري كوتاه برد است، كه به لطف سادگي ، مصرف كم انرژي و كم هزينه بودن ، موقعيت مناسبي را در توسعه اينترنت اشياء پيدا كرده است. از آنجايي كه اين فنآوري از توپولوژي مش كه قابليت ايجاد ارتباط بين همه گرههاي شبكه را دارد پشتيباني نميكند، استفاده از بلوتوث كم مصرف به عنوان يك تكنولوژي اساسي براي پيادهسازي شبكههاي مش، در سالهاي اخير بسيار مورد توجه قرار گرفته است. استاندارد بلوتوث مش، به عنوان يك پروتكل ارتباطي جديد براي شبكههاي اينترنت اشيا در سال 2017 توسط بلوتوث SIG منتشر شد. در اين استاندارد فرض بر اين است كه گرههاي دوست و بازپخش براي دريافت پيامهاي شبكه، بايد به طور پيوسته كانال را پويش كنند. اين مسئله ميتواند به لحاظ مصرف انرژي ناكارآمد باشد، به خصوص اينكه در خيلي از شبكههاي حسگر بيسيم، گرههاي حسگر از باتري به عنوان منبع تغذيه استفاده ميكنند. همچنين، با توجه به سناريوهاي كاربردي اينترنت اشيا معمولا انتظار ميرود براي رسيدن به بيشترين بهرهوري، يك شبكه حسگر بيسيم طول عمر بالايي داشته باشد.
چرخهي كار، به عنوان يك راه حل براي صرفهجويي در مصرف انرژي، ارائه شده است. در اين روش گرهها ديگر تمام مدت كانال را پويش نميكنند، اين بدان معناست كه هر گره حسگر، مدتي از زمان را به خواب ميرود. اين روش براي صرفه جويي در مصرف انرژي شبكههاي بلوتوث مش بسيار كارآمد است. اگرچه بايد به اين نكته توجه كرد كه اعمال چرخهي كار در شبكههاي بلوتوث مش نبايد باعث كاهش نرخ تحويل بستهها به مقصد شود. هدف از اين پژوهش، ارائه يك چرخهي كار كارا است كه علاوه بر داشتن مزاياي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي بلوتوث مش و محدود نبودن روش پيشنهادي به برنامه و يا سناريوي خاص، دادههاي شبكه نيز به درستي و به طور كامل به مقصد برسند. بدين منظور، با استفاده از موقعيت و شرايطي كه هر گره در شبكه دارد، پارامترهاي تصميمگيري مشخصي را تعيين ميكنيم كه هر گره به كمك اين پارامترها چرخهي كار مناسب خود را تنظيم كند. همچنين، با در نظر گرفتن تعداد بازارسالهاي مناسب براي هر بسته و مديريت ترافيك شبكه، كنترل ميكنيم كه دادهها به درستي مقصد برسند. عملكرد روش پيشنهادي، با استفاده از يك شبيهساز پايتون كه براي شبيهسازي شبكههاي بلوتوث مش نوشته شده است، نشان داده شده است و با روشهاي مرتبط مقايسه شده است. نتايج حاصل از شبيهسازي، نشان دهنده كاهش تا 57٪ در مصرف انرژي شبكههاي بلوتوث مش و همچنين رسيدن حداكثري بستهها به مقصد، با استفاده از روش پيشنهادي است.
چكيده انگليسي :
The introduction of Bluetooth Low Energy (BLE) technology has enabled its application in the Internet of Things (IoT) due to its straightforward features, low energy consumption, and cost-effectiveness. Although BLE does not provide a mesh topology for communication among all nodes, its use as a platform for mesh networks has been increasingly studied in recent years. In 2017, Bluetooth Special Interest Group (SIG) released the Bluetooth Mesh standard, a new communication protocol for IoT networks. This standard posits that friend and relay nodes ought to persistently scan the channel to obtain network messages, which can be energy-inefficient, especially since numerous wireless sensor networks rely on batteries as their power source. Furthermore, in view of the application scenarios of the Internet of Things, it is typically anticipated that a wireless sensor network will have an extended lifespan to ensure optimal productivity.
The duty cycle is proposed as a way to conserve energy. This entails that sensor nodes no longer continuously scan the channel, allowing them to enter into a sleep state for a period of time. It has been demonstrated to be highly effective in decreasing the energy expenditure of Bluetooth mesh networks. However, it is imperative that the duty cycle implementation does not cause any decrease in packet delivery rate at the destination. The aim of this study is to develop an efficient operational framework that combines the benefits of lower energy utilization in Bluetooth mesh networks with accurate and complete data transmission that is not confined to a particular application or context. This will be achieved through the implementation of decision-making parameters based on the position and condition of each node in the network, which will enable each node to configure its working cycle accordingly. Additionally, by taking into account the number of market years for each packet and traffic flow management, it can be ensured that all information reaches its destination securely.
The performance of the proposed method is evaluated using a Python simulator written to simulate Bluetooth mesh networks and compared with related methods. The results of the simulation demonstrate a reduction of up to 57% in energy consumption for Bluetooth mesh networks, as well as maximum packet arrival at the destination when using the proposed method.