رفتن به محتوای اصلی
x
بررسی عملكرد شبكه های بلوتوث مش و راه كارهای بهبود كارایی
تاریخ دفاع
استاد

مجيد نبي

دانشکده
مهندسی برق و كامپیوتر

  امروزه فناوری بلوتوث کم انرژی، در اکثر گوشی های همراه، رایانه ها و وسایل الکترونیکی عمومی به کار برده شده است. در نتیجه این فناوری در بسیاری از کاربردهای اینترنت اشیا مورد استفاده قرار می گیرد و دارای مزایای زیادی از جمله مقاومت بیشتر، سهولت پیاده سازی، مصرف انرژی پایین و قیمت کم است. از معایب این فناوری می توان به گستره ی انتقالی کوتاه و محدودیت در تعداد دستگاه های متصل اشاره نمود.

در سال 2017 قابلیت چند گامی تحت عنوان بلوتوث مش، به بلوتوث کم انرژی اضافه شد و این قابلیت توانست گستره ی انتقالی و تعداد دستگاه های متصل در یک شبکه بلوتوث کم انرژی را افزایش دهد.
با توجه به جدید بودن فناوری بلوتوث مش، این فناوری در کاربردهای اینترنت اشیا مورد توجه قرار گرفت. در این کاربردها نیاز است که پارامترهای مختلف شبکه به درستی تنظیم شوند زیرا روی کارایی شبکه تاثیر زیادی می گذارند. بنابراین بررسی این فناوری اهمیت پیدا کرد.
برای بررسی کامل کارایی شبکه های بلوتوث مش، به یک شبیه ساز دقیق و کامل که همه ی ویژگی های شبکه های بلوتوث مش را پشتیبانی کند، نیاز است. در این پژوهش، ابتدا یک شبیه ساز کامل به نام BMSimبرای شبکه های بلوتوث مش طراحی شده است. در این شبیه ساز قابلیت تنظیم کردن پارامترهای شبکه، ویژگی های گره، مدل ها و توپولوژی شبکه در زمان اجرا وجود دارد. بنابراین شبکه های متحرک پویا و شبکه هایی که در زمان اجرای شبکه تنظیم می شوند، با این شبیه ساز قابل شبیه سازی هستند. برای تصدیق عملکرد شبیه ساز ،BMSim
نتایج شبیه سازی آزمایش های انجام شده با این شبیه ساز، با نتایج حاصل از آزمایش های واقعی با سخت افزارهای nRF52840ساخت شرکت نوردیک مقایسه شده اند. درصد اختلاف کم در این مقایسه ها صحت عملکرد شبیه ساز BMSimرا نشان می دهد. از شبیه ساز BMSimبرای بررسی عملکرد شبکه های بلوتوث مش استفاده شده است. اثر پنج پارامتر بازه تبلیغ، پنجره ی اسکن، بازه تولید، تعداد انتقال های مجدد در گره های تولید کننده و بازپخش کننده و بازه تولید پیام های ضربان قلب بر روی معیارهای کارایی شبکه، مورد بررسی قرار گرفته است.
در ادامه ی پژوهش، شبکه های بلوتوث مش متحرک معرفی و عملکرد آنها بررسی شده است. گوشی های هوشمندی که توسط انسان ها حمل می شوند، شبکه های متحرک بلوتوث مش را در محیط های مختلفی مانند خیابان، خانه، محل کار، مراکز خرید، کارخانه ها و بیمارستان ها ایجاد می کنند. از این شبکه ها برای اهداف مختلفی مانند ارتباط های اجتماعی، سنجش جمعی و جمع آوری داده ها در اینترنت اشیا استفاده می شود.
تاکنون، تمرکز کارهای تحقیقاتی انجام شده، بر روی شبکه های ثابت و یا شبکه هایی با تعداد محدود گره های متحرکبوده است، اما عملکرد شبکه ها بلوتوث مش متحرک علیرغم کاربرد بالایشان در اینترنت اشیا، هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است. استاندارد بلوتوث مش به خاطر استفاده از روش ارسال سیل آسا در لایه ی شبکه، برای شبکه های متحرک مناسب است. در این پژوهش با بررسی هایی که در شبیه سازی ها و پیاده سازی های واقعی با دستگاه های شرکت نوردیک انجام شد، نشان داده شد که این شبکه ها دارای معیارهای کارایی قابل قبولی هستند.
همچنین سعی شد بخشی از عملکرد این شبکه ها مورد بررسی قرار گیرد. به طور خاص به بررسی سه عامل مهم ویژگی های خاص 1- شبکه های متحرک در مقایسه با شبکه های ثابت، -2- اثر نسبت بازه ی تولید به بازه ی تبلیغ روی تعداد گره های بازپخش کننده ی اشباع شده ی شبکه و -3- اثر انتقال های مجدد در گره های تولید کننده و بازپخش کننده روی کارایی شبکه پرداخته شده است.
در انتها تنظیم ناهمگون و تطبیقی پارامتر های شبکه های بلوتوث مش در جهت افزایش کارایی این شبکه ها مورد مطالعه و پژوهش قرار گرفت و نشان داده شد که با توجه به اینکه شرایط گره های شبکه با گذشت زمان تغییر می کند و گره های شبکه در موقعیت های متفاوتی از شبکه قرار دارند، تنظیمات ناهمگون و تطبیقی پارامترهای گره های شبکه نسبت به تنظیمات ثابت و یکنواخت آن ها به طور قابل توجهی باعث بهبود کارایی شبکه های بلوتوث مش می شود. دو الگوریتم برای تنظیم ناهمگون و تطبیقی پارامترهای گره ها ارائه شده است. در الگوریتم اول با
توجه به مشخصه های هر گره ی شبکه، پارامترهای اصلی آن گره به طور ناهمگون و تطبیقی تنظیم می شوند که موجب افزایش کارایی شبکه می شود. در الگوریتم دوم به تنظیم تطبیقی و ناهمگون چرخه ی کار گره های شبکه در جهت کاهش مصرف انرژی پرداخته شده است.

تحت نظارت وف ایرانی