دانشکده مهندسی

گروه آموزشی کامپیوتر 

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی کامپیوتر گرایش شبکه‌های کامپیوتری        

  

عنوان:

ارائه یک مکانیسم کنترل دسترسی با قابلیت اطمینان بالا و تأخیر پایین برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم 802.15.4e مبتنی بر ترافیک همگرا

 

استاد راهنما:

دکتر محمد نصیری

 

استاد مشاور:

دکتر سید وحید ازهری

 

اساتید داور:

دکتر مهدی عباسی

دکتر یونس سیفی

 

 

نگارش:

عرفان مظفری احرار

 

زمان:  یک­شنبه 11 بهمن ماه 94، ساعت 10:30

مکان: آمفی‌­تئاتر دانشکده مهندسی

Abstract:

The WSNs are using today in wide range of applications. These networks are consisting of many of nodes that have a CPU, a Battery (Power Supply), a Radio Chip (for send and receive data), and some physical sensors such as temperature, pressure, location, humidity… These nodes exchange their data with one or more Sink/Gateway that could be fixed or mobile. One of most important challenge in WSN is low availability. To increase life time of nodes, we should prevent from over hearing and idle listening. The functionality of controlling of radio in nodes is assigned to MAC. Other functionality of MAC is controlling of collision and contentions for accessing to channel. To have an efficient network that has optimized power consumption, an efficient MAC layer is needed. 802.15.4 Standard is based on coordination of nodes with coordinator and with a centralized method controls accessing to channel. This coordination performs by sending of Beacon packets and with mechanism of SuperFrames. SuperFrames control scheduling and contending of nodes. Recently, A new standard as 802.15.4-e is developed. The main aspects of this standard are improvement in reliability in industrial applications. 802.15.4-e using orthogonal channels that have no overlaps, can reduce collision rate in communications. This property can reduce energy consumption and increases QoS. TSCH mechanism in 802.15.4-e schedules nodes to transmit their packets in a slot offset and channel offset. TSCH does not describes that how this scheduling should be develop. This study, introduces a slot/channel scheduling based on 802.15.4-e TSCH for multi hop wireless sensor networks and proposes a centralized and topology aware scheduling which aims high reliability in data packets transmission and keeping average end-to-end delay as low as possible and also tries to schedule produced data packets of leaf nodes in primary cells of slotframe, therefore these packets can be delivered to the sink within a slotframe. Simulation results in OpenWSN emulator shows efficiency of this scheduling.

 

 

 

چکیده:

شبکه‌های حسگر بی‌سیم شبکه‌هایی هستند که امروزه به‌صورت گسترده برای کاربردهای صنعتی، پزشکی، نظامی و... مورد استفاده قرار می‌گیرند. شبکه‌های حسگر از مجموعه‌ای از گره‌های بی‌سیم تشکیل می‌شوند که شامل یک پردازنده، یک باطری (منبع تغذیه)، یک رادیو (برای برقراری و تبادل داده‌ها) و چند حسگر فیزیکی (دما، فشار، رطوبت، مکان و...) می‌باشد. این گره‌های بی‌سیم داده‌های خود را با یک یا چند ایستگاه گیرنده که می‌توانند ثابت یا متحرک باشند، مبادله می‌کند.

یکی از چالش‌های موجود در شبکه‌های حسگر بی‌سیم، طول عمر کم گره‌های آن می‌باشد. برای بالا بردن طول عمر این گره‌ها بایستی از روشن ماندن بیهوده این گره‌ها جلوگیری کنیم. وظیفه کنترل رادیوی موجود در گره‌ها (خواب‌وبیداری گره‌ها) و همچنین رقابت برای تصاحب کانال مشترک، بر عهده لایه MAC می‌باشد. استاندارد 802.15.4، استانداردی است که بر مبنای هماهنگی گره‌ها و به‌صورت متمرکز، توسط هماهنگ‌کننده‌های محلی، دستیابی به کانال مشترک بین گره‌ها را کنترل می‌کند. این هماهنگی توسط هماهنگ‌کننده با ارسال بسته‌های کوچک با نام Beacon صورت می‌گیرد. اخیراً استاندارد 802.15.4e، به‌منظور افزایش قابلیت اطمینان در زیر لایه کنترل دسترسی و برای استفاده در شبکه‌های حسگر بی‌سیم ارائه شده است. استفاده از کانال‌های متعدد غیر همپوشان احتمال رخداد تصادم بین فرستنده‌ها را کاهش داده و این خود باعث افزایش کیفیت سرویس در شبکه و کاهش مصرف انرژی می‌شود. مکانیسم TSCH در این استاندارد هر گره حسگر را قادر می‌سازد تا ارسال بسته داده خود را بر روی یک کانال خاص و در یک اسلات زمانی معین زمان‌بندی کند. با این حال نحوه تخصیص کانال/اسلات و الگوریتم آن در استاندارد مشخص نشده است. در این پایان‌نامه، روشی متمرکز و آگاه از توپولوژی شبکه برای زمان‌بندی سلول ارائه می‌گردد که هدف آن، علاوه بر فراهم‌آوری قابلیت بالای اطمینان در انتقال بسته‌های داده‌ای، پایین نگه‌داشتن میزان تأخیر متوسط انتها به انتها است. همچنین در این روش سعی بر این است که ارسال بسته‌های گره‌های برگ در اسلات‌های زمانی ابتدایی زمان‌بندی شود تا بسته‌های مذکور فرصت رسیدن به گره چاهک را در بازه زمانی یک اسلات‌فریم داشته باشند. نتایج حاصله از ارزیابی روش پیشنهادی که در همانندساز OpenWSN پیاده‌سازی گردیده حاکی از کارآمدی روش پیشنهادی می‌باشد.

واژه‌های کلیدی: شبکه‌های حسگر بی‌سیم، 802.15.4e-TSCH، زمان‌بندی، OpenWSN و ترافیک همگرا

رزومه

اطلاعات شخصی

عرفان مظفری احرار

تاریخ تولد : 28/09/1369

شماره تماس: 09381578385

آدرس الکترونیکی : erfanmozaffari@yahoo.com



سوابق تحصیلی

کارشناسی - مهندسی کامپیوتر- نرمافزار- دانشگاه بوعلی سینا همدان            

عنوان پایان نامه : استفاده از شبکه  HPC  در پردازشهای سریع مهندسی

معدل: 17.35


کارشناسی ارشد- مهندسی کامپیوتر- شبکههای کامپیوتری - دانشگاه بوعلی سینا همدان(بدون آزمون)       

عنوان پایان نامه : ارائه یک مکانیسم کنترل دسترسی با قابلیت اطمینان بالا و تأخیر پایین برای شبکه‌های

حسگر        بی‌سیم 802.15.4e مبتنی بر ترافیک همگرا                 


معدل(بدون احتساب نمره پایاننامه): 19.15    


مقالات

مظفری احرار, عرفان؛ محمد نصیری؛ سید وحید ازهری و فرهاد دلیرانی، ۱۳۹۴، ارائه یک مکانیسم

زمان بندی متمرکز آگاه از توپولوژی در شبکه های مبتنی بر استاندارد 802.15.4e، هفتمین کنفرانس بین

المللی فناوری اطلاعات و دانش، ارومیه، داشگاه ارومیه، http://www.civilica.com/Paper-ICIKT07-

ICIKT07_157.html

(انتخاب مقاله مذکور به عنوان چهار مقاله شایسته تقدیر کنفرانس بین‌المللی فناوری اطلاعات و دانش)


مهارت زبان خارجی

 زبان انگلیسی در هر چهار مهارت در سطح خوب میباشد.