22037

22037

طرا حي يك پروتكل كنترل دسترسي به رسانه براي شبكه هاي حسگر بي سيم در ابعاد نانو در كاربردهاي پزشكي

كارشناسي ارشد

شبكه‌هاي كامپيوتري

1398/12/3

دكتر عيسي زارع پور

كامپيوتر

شبكه‌هاي نانوحسگر بيسيم كاربردهاي زيادي در مباحث پزشكي و سلامت دارند. يكي از اين كاربردها پايش سلامت ريه مي‌باشد. در اين كاربرد تعدادي نانوحسگر در ريه قرار مي‌گيرند و پارامترهاي حياتي را اندازه گيري كرده و به يك گره جمع آوري كننده داده ارسال مي‌كنند. در اين كاربرد شرايط محيط انتقال متناسب با سيكل تنفسي نوسان مي‌كند. اين نوسانات باعث نوسان كيفيت كانال انتقال مي‌شود. پروتكل‌هاي تخصيص كانال سنتي براي تخصيص كانال به نانوحسگرها نوسانات كيفيت كانال را در نظر نمي‌گيرند. در نتيجه در برخي زمان‌ها كه كيفيت كانال مناسب نيست نانوحسگرها اقدام به ارسال مي‌كنند. در اين زمان‌ها براي ارسال موفق بايد توان ارسال افزايش يابد كه اين كار باعث مصرف بيشتر انرژي گره‌ها مي‌شود. در اين پايان نامه، با استفاده از پيش‌بيني بازه‌هايي كه كانال داراي كيفيت مطلوب است، پروتكل تخصيص هوشمندي پيشنهاد شده است كه تنها در اين بازه‌ها به نانوحسگر‌ها كانال تخصيص مي‌دهد. در نتيجه هم عدالت در تخصيص كانال بين گره‌هاي مختلف بالا مي‌رود، زيرا همه گره‌ها تقريبا در شرايط مشابه كانال دريافت مي‌كنند، و هم توان مورد نياز براي ارسال موفق داده كم مي‌شود. پروتكل پيشنهادي توسط نرم‌افزار متلب شبيه سازي شده است. نتايج شبيه سازي نشان مي‌دهد كه پروتكل پيشنهادي نسبت به روش‌هاي سنتي حدود 20% عدالت بهتري دارد. همچنين، در فاصله 5 سانتي متري توان ارسال مورد نياز به طور متوسط حدود 40 برابر كمتر است. گذردهي كلي پروتكل پيشنهادي كمتر است اما گذردهي فقط در بازه‌هاي تخصيص كانال حدود 25% بهتر از روش‌هاي سنتي است.

1399/04/18

A new medium access control protocol for nanoscale wireless sensor network in healthcare applications

2/22/2020 12:00:00 AM

Wireless Nano Sensor Networks have many applications in medical and health-care. One of these applications is lung health monitoring. In this application, a number of nanomachines are deployed in the lung, measuring vital parameters and transmitting them to a data collector node. In this application, the conditions of the communication channel fluctuates according to the respiratory cycle. This fluctuation causes the quality of the transmission channel to fluctuate. The traditional medium access control (MAC) protocols do not consider the channel quality fluctuations so, at sometimes when channel quality is poor, nanomachines send their data. At this time, in order to have successful transmission, the transmission power must be increased, which will consume more energy from nanomachines. In this thesis, by predicting desirable channel quality intervals, called sweet spots, a smart MAC protocol is proposed that only allocates the channel to nanomachines in sweet spots. As a result, the fairness in channel allocation will increase because all nodes are will transmit their data in the same channel quality. Therefore, the required power to successfully transmit the data would be decreased. The proposed protocol is simulated in MATLAB. The extensive simulation, reveals that the proposed protocol optimizes the fairness parameter by 20% compared to the traditional methods. In addition, the average required transmission power is reduced by a factor of 40. The overall throughput of the proposed protocol is less than traditional MAC protocol but it is around 25% better during the sweet spots.