24274

COM3 134

دكتري

مهندسي كامپيوترـ معماري كامپيوتر

مهندسي كامپيوتر

مرداد ماه 1402

136 ص.

محمدرضا خيام باشي , ناصر موحدي نيا

اينترنت اشيا , شبكه نرم افزار محور , تعادل بار , مسيريابي , كارايي انرژي , شبكه پتري رنگي

اينترنت اشيا از اتصال تعداد بسيار زيادي از وسايل به شبكه اينترنت بوجود آمده است كه روز به روز بر تعداد اين وسايل افزوده مي¬شود. با توجه به حجم بالاي داده¬ها و توليد ترافيك شبكه توسط اشيا، نياز به مديريت داده و بار ترافيكي در شبكه حس مي¬شود. كيفيت سرويس يكي از پارامترهاي مهم در اينترنت اشيا محسوب مي¬شود. تعادل بار در جهت بهبود كيفيت سرويس، يكي از چالش¬هاي مهم در اين شبكه¬ها مي¬باشد. براي رسيدن به كارايي مطلوب و بهره¬وري بالا نياز به الگوريتم مناسب براي تعادل بار مي¬باشد. شبكه¬هاي نرم افزار محور، يكي از شبكه¬هايي است كه با تركيب با اينترنت اشيا با استفاده از ديد متمركز و عمومي به كل شبكه، مي¬تواند راهگشاي اين مسأله باشد و بار شبكه را بصورت متعادل پخش كند. براي انجام اين كار نياز به ارسال بسته¬ها از مسيرهاي داراي بار پايين است. اين هدف مي¬تواند با بهره گيري از شبكه نرم افزار محور انجام ¬شود. تكنيك¬هاي پيشنهاد شده در اين رساله پيرامون سه محور اصلي تمركز دارد. ابتدا به تحليل و بررسي فاكتورهاي تأثيرگذار در تعادل بار پرداخته شده و رابطه¬اي مناسب براي استفاده از آن¬ها در انجام مسيريابي ارائه شده است. اين عمل با در نظر گرفتن شرايط شبكه و گره¬ها، ترافيك داده¬ها را از مسيرهاي متفاوت در جهت استفاده از تمامي گره¬ها بصورت بهينه و متعادل انتقال مي¬دهد. اين مسيريابي توسط كنترل كننده انجام مي¬شود كه نياز به يكسري ماژول نرم افزاري است كه اين پژوهش با تعريف ماژول¬هاي كشف همسايه، كشف پيوند، كشف ايستگاه پايه و كنترل كننده و در نهايت كشف ساختار، مسيريابي مجازي در جهت بهبود تعادل بار را انجام مي¬دهد. براي ارائه بهتر و ملموس¬تر، مسيريابي در كاربردهاي گوناگون اينترنت اشيا ارائه شده و با الگوريتم¬هاي مطرح مسيريابي مقايسه گرديده است. در ادامه به تعادل بار در سرخوشه¬ها تاكيد داشته و به همين منظور، الگوريتمي در جهت كاهش بار سرخوشه داراي اضافه بار و انتقال آن به سرخوشه ديگر، ارائه شده است. زيرا با داشتن اضافه بار سرخوشه، داده¬ها با تاخير بسيار، به ايستگاه پايه و در نهايت به كاربر رسيده يا حتي ممكن است داده¬ها در مسير از بين بروند. براي رسيدن به اين مهم، الگوريتم تعادل بار در سرخوشه با روش جديد ارائه و مدلسازي با شبكه پتري انجام شده است. در نهايت، به منظور اهميت استفاده از شبكه¬هاي نرم افزار محور، الگوريتم ديگري در جهت بهبود عملكرد الگوريتم Leach با استفاده از اين شبكه¬ها ارائه شده است. در رساله پيش رو، به طور خاص اهميت مسأله مسيريابي در تعادل بار مطرح شده است و آن به عنوان يك موضوع مهم در بحث افزايش طول عمر شبكه اينترنت اشيا بيان مي شود. نتايج شبيه¬سازي نشان مي¬دهد، الگوريتم پيشنهادي مي¬تواند انرژي باقي مانده گره¬ها را تا 18 درصد افزايش و تعداد بسته¬هاي گم شده را تا 58 درصد كاهش دهد. طول صف در اين الگوريتم تا 9.5 درصد كاهش يافته است.

Internet of Things , Software Defined Networks , Load Balancing , Routing , Energy Efficiency , Colored Petri Net

Increasing life time based on load balancing in Software defined Wireless Sensor Network for Internet of Things applications

مهندسي معماري كامپيوتر

The Internet of Things has emerged from the connection of a large number of devices to the Internet network, and the number of these devices is increasing day by day. Due to the high volume of data and the generation of network traffic by objects, the need to manage data and traffic in the network is felt. QoS is one of the important parameters in internet of things. Load balancing is one of the major challenges in these networks. To achieve the desired efficiency and high utilization, a suitable algorithm for load balancing is required. Software-defined networks are one of the networks that, by combining the Internet of Things with a focused and public view of the entire network, can solve this problem and distribute the load on the network in a balanced way. To do this, it is necessary to send packets from low-load paths, which is done with a software-defined network. In this research, suggested techniques set around three main axes. First, affective factors in load balancing are analyzed and studied, and a suitable relationship presented to using them for routing. Load balanced routing, taking into account network conditions and nodes, transfers data traffic from different routes in order to use all routes in an optimal and balanced way. This routing is done by the controller, which requires a series of software modules. This research introduces a new architecture by defining the modules of neighbor discovery, link discovery, base station and controller discovery, and finally topology discovery, virtual routing to improve load balancing. For better and more tangible presentation, routing in various IoT applications is presented and finally compared with the other routing algorithms. Then emphasizes on load balancing in base stations and a new algorithm has also been proposed to perform load balancing in base stations. Because when the base station is overloaded, the data reaches the user too late or the data may even be lost. To achieve this important load balancing algorithm in base stations with a new method has been presented and modeled with Petri network. At last, considering importance software defined netwrk, another algorithm is presented toward improving application of Leach algorithm using these networks. In this thesis, the importance of routing problem in load balancing particularly proposed and expressed as an important issue in increasing lifetime of IoT networks. The results of simulations illustrate that the proposed algorithm can increase remained energy of nodes up to 18 percent and decrease the number of lost packets up to 58 percent, length of queue decreases up to 9.5 percent in this algorithm.

6