26749

ارائه‌ي يك تابع هدف آگاه از انرژي مصرفي در پروتكل RPL براي شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم در زيرساخت‌هاي اينترنت اشياء

كارشناسي ارشد

مهندسي كامپيوتر- معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

1398

1400/11/27

امير مهدي حسيني منزه - مهدي فاضلي

مهندسي كامپيوتر

پيشرفت روز افزون و فراگير شدن اينترنت اشياء، اين فناوري را به عنوان عامل انقلاب صنعتي آينده معرفي كرده است. شبكه هاي حسگر بي سيم نقش اساسي در ايجاد و رشد اين فناوري ايفا مي كنند. اين سامانه با استفاده از فناوري هاي ارتباطي مبتني بر اينترنت، تعداد زيادي دستگاه هوشمند و داراي شناسه با منبع انرژي و حافظه ي محدود را در يك شبكه به يكديگر متصل مي كند. از آن جايي كه در بسياري از كاربردهاي اينترنت اشياء، دستگاه ها در فضاي آزاد و در معرض بسياري از عوامل مخرب ارسال بسته قرار دارند، اينترنت اشياء زيرمجموعه اي از يك خانواده ي بزرگ تر به نام شبكه هاي كم توان و پر اتلاف شناخته مي شود. از جمله استانداردهاي اصلي كه از شبكه هاي كم توان و پراتلاف پشتيباني مي كند استاندارد 4 .15 .802 IEEE است كه اساس شبكه هاي حسگر بي سيم را به عنوان بخشي از شبكه هاي اينترنت اشياء پايه ريزي مي كند. عدم مديريت محدوديت هاي موجود بين دستگاه ها در اين شبكه عاملي براي مصرف بالاي انرژي در شبكه، كاهش طول عمر شبكه، كاهش قابليت اطمينان در شبكه و مشكلات ديگر است. افزايش تعداد دستگاه هاي با محدوديت هاي مذكور، نياز به يك پروتكل مسيريابي مناسب براي مديريت محدوديت ها در برقراري ارتباط با يكديگر را افزايش مي دهد. از جمله مهم ترين پروتكل هايي كه در سال هاي اخير براي مديريت اين شبكه ها با ويژگي هاي مذكور ارائه شده است، پروتكل مسيريابي RPL است. اما اين پروتكل مسيريابي نيز به طور پيش فرض داراي مشكلات مختلفي است كه نياز به بهينه سازي دارند. در اين پژوهش با ارائه ي يك تابع هدف هوشمند به نام ⅭheEtAH عمليات مسيريابي بهبود يافته كه مصرف انرژي در آن بهينه تر شده و همچنين ميزان گم شدن بسته در آن كاهش يافته است. والدين هوشمند در ⅭheEtAH با رفتاري هوشمندانه در مورد وضعيت خود، در شرايط نامطلوب از افزايش باركاري روي خود جلوگيري كرده و مصرف انرژي بين گره ها را در شبكه متعادل مي كنند. ⅭheEtAH بر خلاف تمام توابع هدف ديگر مورد مقايسه از ديدگاه مصرف متعادل انرژي در تمام سناريوهاي اجراء شده حتي يك گره با مصرف انرژي بيشتر از بازه ي نامطلوب در نظر گرفته شده ندارد، همچنين ⅭheEtAH توانسته است ميزان گم شدن بسته ها را تا دو برابر و مصرف انرژي را تا 60 درصد نسبت به ساير توابع هدف بهبود بخشد.

1401/04/28

Providing an Energy Aware RPL Objective Function for Wireless Sensor Networks at Internet of Things Infrastructures

2/16/2023 12:00:00 AM

The increasing development and pervasiveness of the Internet of Things have introduced this technology as the reason for the future industrial revolution. Wireless sensor networks play a key role in the development and growth of this technology. Using Internet-based communication technologies, the system connects a large number of smart devices with identifiable power sources and memory in a network. Since in many IoT applications, devices are located outdoor and exposed to many malicious packets, the IoT is a subset of a larger family known as low-power, high-loss networks. One of the main standards that supports low-power and high-loss networks is the IEEE 802.15.4 standard, which lays the foundation for wireless sensor networks as part of the Internet of Things networks. This standard provides a framework for low-cost performance. Most devices connected to this network, due to limited resources, have a significant impact on reducing network performance in various ways. Lack of management of these limitations is a factor for high energy consumption in the network, reduced network lifetime, reduced network reliability, and other problems. Increasing the number of devices with these limitations enhances the need for an appropriate routing protocol to manage the limitations in communicating with each other. One of the most important protocols proposed in recent years to manage these networks with these features is the RPL routing protocol. In this study, by introducing an intelligent Objectivefunction called CheEtAH, routing operations have been improved in which energy consumption has been optimized and the rate of packet loss has been reduced. CheEtAH smart parents, by behaving intelligently about their situation, prevent the increase of workload on them in unfavorable conditions and balance the energy consumption between nodes in the network. Unlike all other Objective functions compared from the balanced energy consumption point of view in all implemented scenarios, CheEtAH does not have even one node with more energy consumption than the desired interval, besides CheEtAH has been able to improve packet loss to 50 pecent, and energy consumption up to 60 than other objective functions.

طول عمر شبكه , شبكه‌هاي پويا , تابع هدف , شبكه‌هاي كم توان , اينترنت اشياء

Network lifetime , Dynamic networks , objective function , Low Power and Lossy Networks , iot

Elyas Ostad

Dr. Hosseini Monazah