شماره ركورد
33099
پديد آورنده
آرمان سان احمدي
عنوان
مدلسازي صوري و ارزيابي كمّي ويژگيهاي كيفي اينترنت اشياء مبتني بر شبكههاي پتري تصادفي
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1403/11/01
استاد راهنما
محمد عبداللهي ازگمي
استاد مشاور
شيدرخ گودرزي
دانشكده
مهندسي كامپيوتر
چكيده
امروزه سيستمهاي اينترنت اشياء (IoT) در حوزههاي گوناگون كاربردهاي متنوعي دارند. از اينرو، ارزيابي كيفيت خدمت آنها از اهميت ويژهاي برخوردار است. تاكنون روشهاي مدلسازي و ارزيابي مختلفي ارائه شده است. امّا سيستمهاي اينترنت اشياء داراي ويژگيهاي خاصي هستند كه مدلسازي آنها با روشهاي موجود، پيچيده و در برخي موارد غيرممكن است. از جمله اين ويژگيها ميتوان به وابستگي به منبع انرژي، تحرّك، همروندي و تعامل نام برد. بنابراين انگيزه اصلي اين پژوهش اين بوده است كه يك روش مدلسازي صوري مناسب براي اين سيستمها معرفي شود كه شامل مفاهيم اوليه اختصاصي مطابق با ويژگيهاي فوق بوده و كماكان ارزيابي كمّي مدلها ميسر باشد. هدف اصلي اين پژوهش، ارائه روشهاي صوري براي مدلسازي و ارزيابي كمّي سيستمهاي اينترنت اشياء بر پايه شبكههاي پتري تصادفي (SPNs) بوده است. بهمنظور رسيدن به اين هدف، در گام نخست به مطالعه و شناسايي ويژگيهاي اين سيستمها و چالشهاي مدلسازي اين حوزه پرداخته شده است. در گام دوم، مدلهاي صوري پيشنهاد شده است كه هر يك از اين مدلها به پوششدهي يكي از چالشهاي مدلسازي اين حوزه متمركز بوده است. در گام سوم، روشها و ابزار مدلسازي و ارزيابي بر اساس مدلهاي پيشنهادي ارائه شده است. در نهايت، از اين مدلها و ابزار نرمافزاري در مطالعات موردي در حوزه اينترنت اشياء استفاده شده است. در اين رساله از شبكههاي پاداش تصادفي (SRNs) كه يكي از بسطهاي شبكه پتري تصادفي است، به عنوان مدل صوري پايه استفاده شده است. دو مدل صوري با نامهاي اختصاري SB-SRN و MSRN پيشنهاد شده است كه به ترتيب به حل چالش مديريت منابع انرژي و تحرّك پرداختهاند. در ادامه يك مدل نهايي با نام اختصاري MPSRN پيشنهاد شده است كه تمامي چالشهاي مورد نظر در اين حوزه را بهصورت توأمان پوشش ميدهد. در اين مدلها، مفاهيم اوليه مورد نياز، منطبق با ويژگيهاي سيستمهاي اينترنت اشياء وجود دارد و استفاده از اين مفاهيم اوليه، مدلسازي اين سيستمها را تسهيل كرده است. تعاريف صوري مربوط به مدلهاي پيشنهادي و روشهاي ارزيابي آنها، در اين رساله ارائه شده است. اين مدلها قابليت ارزيابي كمّي ويژگيهاي كيفي سيستمهاي اينترنت اشياء را دارا هستند و براي اين منظور يك ابزار مدلسازي و ارزيابي با نام PNDE توسعه داده شده است. به منظور نشان دادن سودمندي مدلهاي پيشنهادي، جزئيات و نتايج مطالعات موردي با استفاده از اين مدلها و ابزار پيشنهادي، در رساله آمده است. نتايج حاصله بر اساس سناريوهاي مختلف، قابليت ارزيابي كمّي و تطبيقپذيري مدلها را با سيستمهاي اينترنت اشياء نشان ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/12/15
عنوان به انگليسي
Formal Modeling and Quantitative evaluation of IoT Quality Attributes Based on Stochastic Petri Nets
تاريخ بهره برداري
1/20/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
آرمان سان احمدي
چكيده به لاتين
Today, Internet of Things (IoT) systems have numerous applications across different fields. As a result, evaluating their quality of service is particularly significant. Up to this point, various modeling and evaluation methods have been proposed. However, IoT systems possess unique characteristics that are complex and, in some instances, cannot be effectively modeled using existing methods. These characteristics include reliance on energy sources, mobility, concurrency, and interaction. Hence, the primary motivation behind this research was to introduce an appropriate formal modeling method for these systems that incorporates specific initial concepts aligned with the aforementioned features, while also allowing for a quantitative evaluation of qualitative attributes. The primary aim of this research was to deliver formal methods for modeling and quantitative evaluation of Internet of Things systems utilizing stochastic Petri nets (SPNs). To accomplish this objective, the initial step involved studying and identifying the characteristics of these systems and the challenges associated with modeling in this domain. In the second step, formal models were proposed, with each model specifically addressing one of the modeling challenges in this area. The third step presented modeling and evaluation methods and tools based on the proposed models. Ultimately, these models and software tools were applied in case studies within the Internet of Things field. In this thesis, stochastic reward networks (SRNs), which are an extension of the stochastic Petri net, are utilized as the primary formal model. Two formal models, abbreviated as SB-SRN and MSRN, have been proposed to address the challenges of energy resources and mobility, respectively. Subsequently, a final model referred to as MPSRN has been introduced, which integrates all the challenges in this field in a combined manner. These models incorporate essential basic concepts corresponding to the characteristics of Internet of Things systems, and the use of these fundamental concepts has facilitated the modeling process of these systems. The formal definitions related to the proposed models and their evaluation methods are presented in this thesis. These models possess the capability to quantitatively evaluate the qualitative attributes of Internet of Things systems, and for this purpose, a modeling and evaluation tool named PNDE has been developed. To demonstrate the usefulness of the proposed models, the details and results of the case studies employing these models and the proposed tools are provided in the thesis. The results obtained from various scenarios illustrate the capability for quantitative evaluation and the adaptability of the models to Internet of Things systems.
كليدواژه هاي فارسي
اينترنت اشياء , تحرّك , مدلسازي صوري , ارزيابي كمّي , شبكههاي پتري تصادفي
كليدواژه هاي لاتين
internet of things , mobility , formal models , quantitative evaluation , stochastic Petri nets
Author
Arman Sanahmadi
SuperVisor
Mohammad Abdollahi Azgomi