شماره مدرك
20122
شماره راهنما
17361
پديد آورنده
فرخي، پرهام
عنوان
اكتشاف آگاهانه بهبود يافته براي پرش فركانسي تطبيقپذير
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
معماري سيستمهاي كامپيوتري
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1403
صفحه شمار
سيزده، 87ص. : مصور، جدول
توصيفگر ها
بلوتوث , بلوتوث كممصرف , تداخل بين تكنولوژي , شبكەهاي بيسيم , شبكەهاي بيسيم كم توان , ليست سياه , اكتشاف
تاريخ ورود اطلاعات
1403/11/28
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
تاريخ ويرايش اطلاعات
1403/11/29
كد ايرانداك
23111888
چكيده فارسي
در سالهاي اخير استفاده از اينترنت اشياء بسيار رايج شده و در بسياري از كشورها به عضوي جدايي ناپذير از زندگي انسانها تبديل شده است. به همين دليل اين زمينه مورد توجه بسياري از محققان و شركتهاي بزرگ قرار گرفته است. معمولاً در اينترنت اشياء از شبكههاي بيسيم كمتوان استفاده ميشود كه منبع انرژي عضوهاي آن باتري است. از جمله مهمترين معيارهاي ارزيابي اين شبكههاي بيسيم، ميتوان به مصرف انرژي، تأخير و توان عملياتي اشاره كرد كه همگي تحت تأثير نرخ تحويل بسته شبكه هستند. اما در دنياي كنوني در فركانس بسيار شلوغ 2٫4 گيگاهرتز رسيدن به نرخ تحويل بسته بالا به هيچ عنوان كار سادهاي نيست. شبكههاي WiFi و شبكههاي بلوتوثي موجود، محيطي شلوغ در فركانس 2٫4 گيگاهرتز ساختهاند كه رسيدن به نرخ تحويل بسته بالا را، به خصوص براي شبكههاي ضعيفي همانند بلوتوث، بسيار مشكل كرده است. در پژوهشي براي بهبود نرخ تحويل بسته بلوتوث روش ليست سياه يا به اصطلاح PDR-Exclusion معرفي شده است كه ميتواند تا حد بسيار خوبي نرخ تحويل بسته را بالا نگه دارد. اما در پژوهشي ديگر بيان شده است كه ليست سياه به تنهايي در شبكههاي شلوغ كافي نيست و لازم است تا روشي براي بازگشت كانالها وجود داشته باشد. به همين دليل اين پژوهش روش اكتشاف آگاهانه براي پرش فركانسي تطبيقپذير يا به اصطلاح eAFH را ارائه ميدهد.
در پژوهش حاضر بررسيهاي بيشتري بر روي روشهاي موجود انجام شده است و اين بررسيها مشخص كردهاند كه تا چه حد روش ارتباطي پايه و بدون ليست سياه ميتواند ناكارآمد باشد. طبق اين بررسيها ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه در حضور تنها يك كانال WiFi به حدود 73% كاهش مييابد و به صورت لحظهاي حتي از 60% هم پايينتر ميآيد. طبق بررسيهاي انجام شده بر روي PDR-Exclusion اين روش در مقابل يك كانال WiFi بسيار عالي عمل كرده و ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه را به حدود 99٫68% ميرساند. همچنين اين روش اجازه نميدهد پس از حالت گذرا، حتي به صورت لحظهاي، نرخ تحويل بسته از 95% پايينتر برود. اما در ادامه بررسيها مشخص شد كه اين روش با اضافه شدن تنها يك تداخل بلوتوثي عملكرد عالي خود را از دست ميدهد. به دليل نداشتن اكتشاف، در PDR-Exclusion كانالها به مرور از ليست پرش حذف ميشوند تا تعداد كانال از يك حداقلي كمتر شود و سپس ليست پرش بازنشاني ميشود. با بازنشاني ليست پرش، حالت گذرا مجدداً رخ داده و نرخ تحويل بسته لحظهاي شبكه تا حدود 75% افت ميكند. اين اتفاق همچنين باعث ميشود كه ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه به 97٫91% كاهش يابد. اما eAFH در اين محيط عملكرد خوبي از خود نشان ميدهد. اين روش ضمن نگهداشتن كمينه نرخ تحويل بسته لحظهاي در حدود 90%، ميانگين نرخ تحويل بسته را نيز در 98٫36% نگه ميدارد. اما اين روش نيز بينقص نيست و حتي در عدم حضور تداخل بلوتوث نيز به حدي اكتشافات بيرويه انجام ميدهد كه ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه را به 99٫06% ميرساند.
در اين پاياننامه مطرح شده است كه اكتشاف براي جلوگيري از بازنشاني ليست پرش مناسب است. اما اكتشاف بيرويه در تعداد كانال بالا خود ميتواند باعث افت نرخ تحويل بسته شود. به همين دليل پيشنهاد شده است كه نرخ اكتشاف تابعي از تعداد كانال باشد تا در صورت نياز نرخ اكتشاف نسبت به حالت عادي افزايش يابد و در صورتي كه تعداد كانال فعال زياد است نرخ اكتشاف نسبت به حالت عادي كاهش يابد. براي اين كار توابع متعددي مورد بررسي قرار گرفتند و مشخص شد كه برخي از آنها، از جمله تابع خطي، نتايج قابل قبولي ارائه نميدهند. اما طبق بررسيهاي انجام شده تابع نمايي نتيجه خوبي را ارائه ميدهد و ميتواند در عدم حضور بلوتوث، ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه و تعداد كانال فعال را نسبت به eAFH به ترتيب 0٫16% و 1٫4 كانال بالا ببرد و انحراف معيارشان را بهبود بخشد. همچنين در حضور بلوتوث نيز اين دو معيار را نسبت به eAFH به ترتيب 0٫28% و 5 بالا برده و انحراف معيارشان را بهبود ميبخشد.
چكيده انگليسي
In recent years, the use of the Internet of Things has become very common and has become an inseparable part of human life in many countries. For this reason, this field has attracted the attention of many researchers and large companies. Generally, low-power wireless networks are used in the Internet of Things, where the energy source of its members is a battery. Among the most important criteria for evaluating these wireless networks, energy consumption, latency, and throughput can be mentioned, all of which are affected by the packet delivery ratio (PDR) of the network. However, in the current world, achieving a high PDR in the very crowded 2.4 GHz frequency is not an easy task at all. Existing WiFi and Bluetooth networks have created a crowded environment in the 2.4 GHz frequency, making it very difficult to achieve a high PDR, especially for weak networks like Bluetooth. In one study, a method called Blacklist or PDR-Exclusion has been introduced to improve the Bluetooth PDR, which can maintain the PDR at a very good level. However, in another study, it was stated that the blacklist alone is not sufficient in crowded networks, and a method for channel return is necessary. Therefore, this research presents a method called informed exploration for adaptive frequency hopping eAFH. In the present research, additional investigations have been conducted on existing methods, and these investigations have shown how ineffective basic communication methods without a blacklist can be. According to these studies, the average network PDR decreases to about 73% with the presence of only one WiFi channel and even drops momentarily to below 60%. According to the investigations conducted on PDR-Exclusion, this method performs exceptionally well against one WiFi channel, raising the average PDR to about 99.68%. Additionally, this method does not allow the PDR to drop below 95% even momentarily after the transient state. However, further investigations revealed that this method loses its excellent performance with the addition of just one Bluetooth interference. Due to the lack of discovery, in PDR-Exclusion, over time, channels are removed until the number of channels in the the hopping list reduces below a minimum threshold, and then the hopping list is reset. With the resetting of the hopping list, the transient state reoccurs, and the momentary network PDR plummets to about 75%. This also causes the average PDR to decrease to 97.91%. However, eAFH performs well in this environment. This method maintains a minimum momentary PDR of around 90% while also keeping the average PDR at 98.36%. However, this method is not flawless and even in the absence of Bluetooth interference, it performs so many unnecessary discoveries that the average PDR reaches 99.06%. This thesis suggests that discovery is appropriate to prevent the resetting of the hopping list. However, excessive discovery in a high number of channels can lead to a decline in the packet delivery rate. For this reason, it is proposed that the discovery rate be a function of the number of channels so that when necessary, the discovery rate increases compared to normal conditions, and when the number of active channels is high, the discovery rate decreases compared to normal conditions. Various functions were examined for this purpose, and it was found that some of them, including linear functions, do not yield acceptable results. However, according to the investigations, the exponential function delivers good results and can increase the average network PDR and the number of active channels by 0.16% and 1.4 channels, respectively, in the absence of Bluetooth, while also improving their standard deviation. Additionally, in the presence of Bluetooth, this function increases these two metrics by 0.28% and 5, respectively, compared to eAFH, and also improves their standard deviation.
استاد راهنما
مهدي مهدوي
استاد داور
امير خورسندي كوهانستاني , عارف كريمي افشار