23610

مدل‌سازي و ارزيابي يكپارچه اتكاپذيري و مصرف توان در اينترنت اشياء

كارشناسي ارشد

مهندسي كامپيوتر گرايش شبكه هاي كامپيوتري

1396

1399/11/27

دكتر محمد عبداللهي ازگمي

مهندسي كامپيوتر

در سال‌هاي اخير، اينترنت اشياء توجه بسياري از پژوهشگران را به خود معطوف ساخته و موضوع بسياري از پژوهش‌ها بوده است. اينترنت اشياء به عنوان بخشي از اينترنت آينده به حساب مي‌آيد و شامل ميليون‌ها شيء هوشمند است كه با يكديگر در ارتباط هستند. براساس پيش‌بيني‌ها، در سال 2025 حدود 75 ميليارد دستگاه به اينترنت متصل خواهند بود. باوجود قابليت بالاي اينترنت اشياء در ايجاد خدمات نوظهور، همچنان مسائل زيادي از جمله آدرس‌دهي، مسيريابي و مديريت دستگاه‌هاي با منابع محدود از نظر انرژي، حافظه و توان پردازشي و برخي ديگر مرتبط با مسائل امنيتي و حريم خصوصي به دليل استفاده از فناوري‌هاي گوناگون پيش‌روي آن قرار دارد. توجه به محيط زيست و استفاده از انرژي‌هاي سبز و از طرفي ايفاي نقش گسترده تأثيرگذار اينترنت اشياء در زندگي افراد، سبب مي‌شود كه توجه به مديريت انرژي و معيارهاي اتكاپذيري اهميت فراواني داشته باشد. كاركرد شبكه‌هاي اينترنت اشياء مي‌تواند در شرايط فيزيكي مختلف متفاوت باشد. در نتيجه، لازم است قبل از عملياتي شدن يك سيستم مبتني بر اينترنت اشياء، مدل مناسبي به‌منظور تحليل مصرف انرژي و نيازمندي‌هاي اتكاپذيري آن‌ها ايجاد شود. زيرا پرداختن به اين معيارها بعد از عملياتي شدن سامانه، مي‌تواند منجر به ضرر‌هاي مالي، آسيب‌هاي محيطي و يا قرار دادن انسان‌ها در شرايط خطرناك شود. در اين پايان‌نامه مدلي مبتني بر شبكه‌هاي فعاليت تصادفي (SAN)، به‌منظور ارزيابي معيارهاي اتكاپذيري يك سيستم مبتني بر اينترنت اشياء ارائه شده است. اين مدل قبل از عملياتي شدن يك سيستم اينترنت اشياء، براي يافتن نقاط ضعف و پارامترهاي تأثيرگذار بر معيارهاي اتكاپذيري و تعيين چگونگي بهبود اتكاپذيري سيستم قابل استفاده است. همچنين، اين مدل براي ارزيابي ميزان مصرف انرژي و بررسي ميزان تطابق آن با كاربرد سيستم و ارائه راهكار بهبود مصرف انرژي نيز قابل استفاده است. در اين كار سعي شده با اجراي مورد كاربرد‌هاي مختلف با استفاده از مدل ارائه شده و بهره‌گيري از ابزار Möbius، به مشاهده و ارزيابي سيستم اينترنت اشياء پرداخته شده است. در مقايسه با كارهايي كه در گذشته در اين حوزه انجام‌گرفته، مدل ارائه شده داراي ويژگي‌هايي از جمله تفكيك انرژي فعاليت‌هاي مختلف، جدا سازي مدل به دو زير مدل جهت استفاده مجدد از اجزاي تشكيل دهنده مدل در آينده و امكان استفاده از مدل گره‌ براي شبكه‌هاي مشبك مي‌توان اشاره نمود. نتايج مورد كاربرد‌هاي نهايي شبيه‌سازي شده نشان مي‌دهند كه پس از طراحي سيستم و اجراي شبيه‌سازي مي‌توان به ارزيابي معيارهاي مختلفي هم‌چون كارايي سيستم و اتكاءپذيري سيستم با در نظر گرفتن شرايط آب و هوايي مختلف پرداخت.

1400/02/26

Unified Modeling and Evaluation of Dependability and Power Consumption in IoT

2/16/2022 12:00:00 AM

In recent years, the Internet of Things has attracted the attention of many researchers and has been the subject of much research. The Internet of Things is part of the Internet of future and includes millions of intelligent objects that are interconnected. It is estimated that by 2025, about 75 billion devices will be connected to the Internet. Despite the IoT's ability to create emerging services, there are still many issues, including addressing, routing, and managing devices with limited resources in terms of energy, memory, and processing power, and others related to security and privacy issues. Attention to the environment, using green energy, and on the other hand playing a wide effective role of the Internet of Things in people's lives, makes it important to pay attention to energy management and reliability criteria. The operation of IoT networks can vary in different physical conditions. As a result, it is necessary to develop a suitable model for analyzing energy consumption and their reliability and availability requirements before operating an IoT-based system, because addressing these criteria after the system is operational, can lead to financial losses, environmental damage or put people in dangerous situations. This thesis presents a model based on stochastic activity networks (SAN) to evaluate the reliability criteria of an IoT-based system. This model can be used before the operation of an IoT system to find weaknesses and parameters affecting on the reliability criteria and determine how to improve the reliability of the system. Also, this model can be used to evaluate the amount of energy consumption and check its compliance with the application of the system and provide a solution to improve energy consumption. By performing various applications using the proposed model and using the Möbius tool, the IoT system has been observed and evaluated. Compared to previous works in this field, the proposed model has features such as energy separation of different activities, separation of the model into two sub-models to reuse the components of the model in the future and the possibility of using the node model for lattice networks. The results of the simulations show that after designing the system and performing the simulation, it is possible to evaluate various criteria such as system performance and system reliability by considering different weather conditions.

مدل‌سازي , اينترنت اشياء , اتكاپذيري , مصرف انرژي , شبكه فعاليت تصادفي

Modeling , Internet of Things (IoT) , Dependability , Energy Consumption , Stochastic Activity Networks (SANs)