31876

طراحي الگوريتم زمان‌بندي براي اينترنت اشيا صنعتي مبتني بر پشته پروتكلي 6TiSCH

كارشناسي ارشد

مهندسي كامپيوتر

1400

1403/07/24

دكتر وصال حكمي

دكتر وصال حكمي

مهندسي كامپيوتر

اينترنت اشيا صنعتي (IIoT) به ادغام فناوري‌هاي هوشمند و اتصال دستگاه‌ها در محيط‌هاي صنعتي اشاره دارد كه به بهبود كارايي و بهره‌وري در فرآيندهاي توليدي منجر مي‌شود. يكي از چالش‌هاي مهم در IIoT، تأمين ارتباطات بي‌وقفه و قابل اطمينان بين دستگاه‌ها است. پروتكل TSCH به عنوان يكي از پروتكل‌هاي پيشرفته در اين زمينه، با استفاده از زمان‌بندي اسلات‌ها و تغييرات كانال‌هاي فركانسي به كاهش تداخل و افزايش پايداري ارتباطات كمك مي‌كند. زمان‌بند Orchestra با تنظيم خودكار اسلات‌هاي زماني بر اساس نيازهاي شبكه، بهره‌وري TSCH را بهبود مي‌بخشد و امكان ارتباطات بي‌درنگ و هماهنگ را فراهم مي‌سازد. در اين پايان‌نامه ، ما از ايده LIFO در صف براي بهبود عملكرد شبكه استفاده كرده‌ايم. همچنين در روش ديگر، از سازوكاري براي تخصيص و آزادسازي سلول‌هاي زماني بر اساس حداكثر و حداقل آستانه استفاده مي‌كنيم. تنظيم اين آستانه‌ها بر پايه ميانگين حركتي مقادير ديرينگي اطلاعات انجام مي‌شود كه به‌عنوان شاخصي براي سنجش تازگي داده‌ها در شبكه به كار مي‌رود. هدف اين تنظيمات اين است كه داده‌هاي جديدتر با تازگي بيشتري به گيرنده‌ها منتقل شوند و كارايي شبكه بهبود يابد. در نهايت نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان‌ مي‌دهد كه تابع توزيع تجمعي، ميانگين لحظه‌اي و تجمعي مقادير AoI در روش پيشنهادي با استفاده از سيستم LIFO به‌همراه آستانه‌ها نسبت به ساير روش‌ها تا حد زيادي بهبود يافته است كه اين بهبودها ناشي از استفاده بهتر از منابع شبكه است كه منجر به كاهش 35 درصدي مقدار ميانگين AoI لحظه‌اي در روش LIFO به‌همراه آستانه‌ها نسبت به‌روش Orchestra مبتني بر FIFO بوده است. اين روش مي‌تواند در كاربردهاي اينترنت اشيا صنعتي كه به اطلاعات تازه نياز دارند، بسيار مؤثرتر عمل كند.

1403/10/19

Designing a Scheduling Algorithm for Industrial Internet of Things based on the 6TiSCH Protocol Stack

10/15/2025 12:00:00 AM

The Industrial Internet of Things (IIoT) refers to the integration of smart technologies and device connectivity in industrial environments, leading to improved efficiency and productivity in manufacturing processes. One of the critical challenges in IIoT is ensuring seamless and reliable communication between devices. The Time Slotted Channel Hopping (TSCH) protocol, an advanced protocol in this field, utilizes time-slot scheduling and frequency channel hopping to reduce interference and enhance communication stability. The Orchestra scheduler, by automatically adjusting time slots based on network requirements, improves TSCH's efficiency and enables real-time and coordinated communications. This combination brings significant innovation and novelty to industrial wireless communications, enhancing the reliability and performance of IIoT systems. In this study, we utilized the LIFO system concept in queues to enhance network performance. Additionally, we employed a mechanism for allocating and releasing time cells based on maximum and minimum thresholds. The adjustment of these thresholds is based on the moving average of the information's age, which serves as an indicator for measuring the freshness of data in the network. The goal of these adjustments is to ensure that newer data is transmitted to receivers with greater freshness, thereby improving network efficiency. Ultimately, the results of the simulations indicate that the cumulative distribution function, instantaneous and cumulative averages of the Age of Information (AoI) in the proposed method using the LIFO system, along with the thresholds, has significantly improved compared to other methods. This improvement is attributed to better resource utilization in the network, resulting in a 35% reduction in the average instantaneous AoI in the LIFO method with thresholds compared to the Orchestra method based on FIFO. This approach can be much more effective in industrial Internet of Things applications that require fresh information.

زمان‌بند Orchestra , TSCH , TSCH-Sim , ديرينگي اطلاعات , تخصيص منابع

Orchestra Scheduling , TSCH , TSCH-Sim , Age of Information , Resource Allocation

Matin Borhani

Dr. Vesal Hakami