اكتشاف آگاهانه بهبود يافته براي پرش فركانسي تطبيق‌پذير

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كامپيوتر

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير استفاده از اينترنت اشياء بسيار رايج شده و در بسياري از كشورها به عضوي جدايي ناپذير از زندگي انسان‌ها تبديل شده است. به همين دليل اين زمينه مورد توجه بسياري از محققان و شركت‌هاي بزرگ قرار گرفته است. معمولاً در اينترنت اشياء از شبكه‌هاي بي‌سيم كم‌توان استفاده مي‌شود كه منبع انرژي عضوهاي آن باتري است. از جمله مهم‌ترين معيارهاي ارزيابي اين شبكه‌هاي بي‌سيم، مي‌توان به مصرف انرژي، تأخير و توان عملياتي اشاره كرد كه همگي تحت تأثير نرخ تحويل بسته شبكه هستند. اما در دنياي كنوني در فركانس بسيار شلوغ 2٫4 گيگاهرتز رسيدن به نرخ تحويل بسته بالا به هيچ عنوان كار ساده‌اي نيست. شبكه‌هاي WiFi و شبكه‌هاي بلوتوثي موجود، محيطي شلوغ در فركانس 2٫4 گيگاهرتز ساخته‌اند كه رسيدن به نرخ تحويل بسته بالا را، به خصوص براي شبكه‌هاي ضعيفي همانند بلوتوث، بسيار مشكل كرده است. در پژوهشي براي بهبود نرخ تحويل بسته بلوتوث روش ليست سياه يا به اصطلاح PDR-Exclusion معرفي شده است كه مي‌تواند تا حد بسيار خوبي نرخ تحويل بسته را بالا نگه دارد. اما در پژوهشي ديگر بيان شده است كه ليست سياه به تنهايي در شبكه‌هاي شلوغ كافي نيست و لازم است تا روشي براي بازگشت كانال‌ها وجود داشته باشد. به همين دليل اين پژوهش روش اكتشاف آگاهانه براي پرش فركانسي تطبيق‌پذير يا به اصطلاح eAFH را ارائه مي‌دهد. در پژوهش حاضر بررسي‌هاي بيشتري بر روي روش‌هاي موجود انجام شده است و اين بررسي‌ها مشخص كرده‌اند كه تا چه حد روش ارتباطي پايه و بدون ليست سياه مي‌تواند ناكارآمد باشد. طبق اين بررسي‌ها ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه در حضور تنها يك كانال WiFi به حدود 73% كاهش مي‌يابد و به صورت لحظه‌اي حتي از 60% هم پايين‌تر مي‌آيد. طبق بررسي‌هاي انجام شده بر روي PDR-Exclusion اين روش در مقابل يك كانال WiFi بسيار عالي عمل كرده و ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه را به حدود 99٫68% مي‌رساند. همچنين اين روش اجازه نمي‌دهد پس از حالت گذرا، حتي به صورت لحظه‌اي، نرخ تحويل بسته از 95% پايين‌تر برود. اما در ادامه بررسي‌ها مشخص شد كه اين روش با اضافه شدن تنها يك تداخل بلوتوثي عملكرد عالي خود را از دست مي‌دهد. به دليل نداشتن اكتشاف، در PDR-Exclusion كانال‌ها به مرور از ليست پرش حذف مي‌شوند تا تعداد كانال از يك حداقلي كمتر شود و سپس ليست پرش بازنشاني مي‌شود. با بازنشاني ليست پرش، حالت گذرا مجدداً رخ داده و نرخ تحويل بسته لحظه‌اي شبكه تا حدود 75% افت مي‌كند. اين اتفاق همچنين باعث مي‌شود كه ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه به 97٫91% كاهش يابد. اما eAFH در اين محيط عملكرد خوبي از خود نشان مي‌دهد. اين روش ضمن نگه‌داشتن كمينه نرخ تحويل بسته لحظه‌اي در حدود 90%، ميانگين نرخ تحويل بسته را نيز در 98٫36% نگه مي‌دارد. اما اين روش نيز بي‌نقص نيست و حتي در عدم حضور تداخل بلوتوث نيز به حدي اكتشافات بي‌رويه انجام مي‌دهد كه ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه را به 99٫06% مي‌رساند. در اين پايان‌نامه مطرح شده است كه اكتشاف براي جلوگيري از بازنشاني ليست پرش مناسب است. اما اكتشاف بي‌رويه در تعداد كانال بالا خود مي‌تواند باعث افت نرخ تحويل بسته شود. به همين دليل پيشنهاد شده است كه نرخ اكتشاف تابعي از تعداد كانال باشد تا در صورت نياز نرخ اكتشاف نسبت به حالت عادي افزايش يابد و در صورتي كه تعداد كانال فعال زياد است نرخ اكتشاف نسبت به حالت عادي كاهش يابد. براي اين كار توابع متعددي مورد بررسي قرار گرفتند و مشخص شد كه برخي از آن‌ها، از جمله تابع خطي، نتايج قابل قبولي ارائه نمي‌دهند. اما طبق بررسي‌هاي انجام شده تابع نمايي نتيجه خوبي را ارائه مي‌دهد و مي‌تواند در عدم حضور بلوتوث، ميانگين نرخ تحويل بسته شبكه و تعداد كانال فعال را نسبت به eAFH به ترتيب 0٫16% و 1٫4 كانال بالا ببرد و انحراف معيارشان را بهبود بخشد. همچنين در حضور بلوتوث نيز اين دو معيار را نسبت به eAFH به ترتيب 0٫28% و 5 بالا برده و انحراف معيارشان را بهبود مي‌بخشد.

233024

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان