عنوان
بهينه‌سازي توأم مسئله استقرار دروازه‌ها و تخصيص منابع به دستگاه‌هاي نهايي در شبكه‌هاي LoRaWAN
نويسنده اصلي
ملك حسيني، عماد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي كامپيوتر
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
رشد سريع اينترنت اشياء در ساليان اخير كاربردهاي بي‌شماري را در زمينه‌هاي مختلف پديد آورده است كه به پيدايش اينترنت اشياء گسترده منجر شده است. شبكه‌هاي گسترده كم مصرف مانند LoRaWAN بخش مهمي از اينترنت اشياء گسترده را تشكيل مي‌دهند كه براي استفاده در كاربردهايي طولاني مدت در سطح يك پهنه وسيع جغرافيايي معرفي شده‌اند. تنوع كاربردها و تعداد انبوه دستگاه‌هاي انتهايي در شبكه‌هاي گسترده كم مصرف الزامات خاصي را براي اين شبكه‌ها تعريف مي‌كند كه از آن‌ها مي‌توان به مصرف انرژي كم، اطمينان‌پذيري بالا، عمر طولاني، هزينه كم و مقياس‌پذيري اشاره كرد. اما افزايش مداوم مقياس شبكه‌ها تحقق اين موارد را با چالش روبه‌رو كرده است. يك روش براي مقابله با اين چالش كه در اين پژوهش به آن پرداخته شده است، استقرار بهينه دروازه‌ها در محيط شبكه و تخصيص بهينه پارامترها به دستگاه‌هاي انتهايي است. در اين روش سعي خواهد شد تا با استفاده از تعداد دروازه كمتر، هزينه‌ها در شبكه كاهش يابد. البته با توجه به ظرفيت محدود هر دروازه، كاهش بيش از حد اين تعداد موجب كاهش اطمينان‌پذيري شبكه خواهد شد. لذا بايستي از طريق تعيين مناسب پارامترهاي دستگاه‌هاي انتهايي (ضريب گسترش و توان ارسال)، سعي نمود تا مصالحه مورد نياز جهت رسيدن به تعداد بهينه دروازه‌ها و استقرار آن‌ها در مكان‌هاي مناسب به دست آورد.
در اين پژوهش به مسأله استقرار حداقل تعداد مورد نياز دروازه در محيط شبكه با توجه به ظرفيت محدود دروازه‌ها و تعداد دستگاه‌هاي انتهايي و تخصيص توأمان مقادير بهينه به پارامترهاي دستگاه‌هاي انتهايي در راستاي بهبود مصرف انرژي، اطمينان‌پذيري و هزينه شبكه پرداخته شده است. از آن جا كه ساختار مسأله مد نظر NP-Hard است، آن را به صورت مسأله يافتن حالت كمترين مصرف انرژي دستگاه‌هاي انتهايي كه به عنوان حالت تقريبي از جواب مسأله تعريف شده است، بازنويسي كرده و سپس با مدل‌سازي جنبه‌هاي مختلف شبكه، نشان داده خواهد شد كه مسأله يافتن حالت كمترين مصرف انرژي دستگاه‌هاي انتهايي با مسأله اصلي تطابق داشته و تقريب مناسبي از جواب آن را حاصل مي‌كند. در ادامه براي حل مسأله يافتن حالت كمترين مصرف انرژي دستگاه‌هاي انتهايي، روشي شامل سه الگوريتم حريصانه ارايه خواهد شد. در پايان كارايي روش پيشنهادي با استفاده از شبيه‌سازي بررسي شده و موثر بودن حالت كمترين مصرف انرژي دستگاه‌هاي انتهايي به عنوان جواب نزديك به بهينه براي مسأله اصلي نشان داده شده است. بر اساس نتايج به دست آمده، در روش پيشنهادي، انرژي مصرفي براي ارسال بسته در دستگاه‌هاي انتهايي، تعداد دروازه‌ها و هزينه شبكه در موارد مختلف بيش از 50 درصد كاهش مي‌يابد. علاوه بر اين در برخي موارد نسبت تحويل بسته نيز بهبود يافته و در موارد باقيمانده، افت ناچيزي داشته است.
شماره ركورد
231367
گرايش رشته تحصيلي
معماري سيستم‌هاي كامپيوتري
دانشكده
مهندسي برق و كامپيوتر
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان