فرايند دوستي تطبيق‌پذير در شبكه‌ بلوتوث مش

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي كامپيوتر

كارشناسي ارشد

بلوتوث يكي از فناوري‌هاي كوتاه‌‌برد و بي‌سيم است كه پس از انتشار نسل چهارم آن، جايگاه ويژه‌اي در اينترنت اشيا پيدا كرد. اما بر‌خلاف فناوري‌هاي ارتباطي ديگر مانند زيگبي، شبكه‌ مش را پشتيباني نمي‌كرد و براي اتصال تعداد زيادي دستگاه ناكار‌آمد بود. به منظور رفع اين مساله، در سال 2017 با انتشار نسل پنج بلوتوث، هم‌بندي مش به طور رسمي به اين فناوري اضافه شد و بدين ترتيب بلوتوث‌ مش امكان استفاده‌ گسترده از بلوتوث در اينترنت اشيا را فراهم آورد. اين در حالي است كه محدوديت منبع انرژي گره‌هاي كم توان در شبكه بلوتوث، يكي از مهم‌ترين چالش‌هاي اين فناوري است. در استاندارد بلوتوث مش راه‌حل دوستي براي آن ارائه شده است. در روش دوستي استاندارد، گره كم توان كه محدوديت مصرف انرژي دارد، براي كاهش مصرف انرژي و افزايش طول عمر خود به خواب مي‌رود. در اين مدت گره دوست، پيام‌هايي كه براي گره كم توان ارسال شده است را دريافت كرده و در صف خود ذخيره مي‌سازد. سپس پس از طي شدن مهلت سركشي، گره كم توان بيدار مي‌شود و براي دريافت پيام‌هاي خود به گره دوست درخواست ارسال مي‌كند. اما اين راه حل، به دليل ثابت بودن مقدار مهلت سركشي گره‌هاي كم توان، هنوز موجب اتلاف انرژي و كاهش نرخ تحويل بسته مي‌شود. در اين پژوهش به منظور بهبود انرژي مصرفي و نرخ تحويل بسته در فرايند دوستي، روش دوستي تطبيق‌پذير (AFM) معرفي شده است. همچنين براي آزمودن اين روش و مقايسه آن با دوستي استاندارد، شبيه‌سازي خاص منظوره طراحي گرديده است. در روش AFM مهلت سركشي بر اساس تعداد داده‌هاي درون صف دوست در چند تكرار گذشته تغيير مي‌كند. در واقع در اين روش مهلت سركشي با تغيير ترافيك شبكه منطبق مي‌شود. اين امر به اين دليل است كه ترافيك معمول شبكه هرچه كه باشد، در روش استاندارد مهلت سركشي براساس آن تنظيم شده است. حال اگر ترافيك كاهش يا افزايش يابد، اين مهلت سركشي ديگر مناسب شبكه نخواهد بود. چرا كه اگر ترافيك كاهش يابد با بيداري بيش از حد گره كم توان به ازاي تعداد كمي داده، انرژي مصرفي آن افزايش خواهد يافت. همچنين اگر ترافيك بيشتر شود، با بيدار شدن دير هنگام گره كم توان و سر ريز داده‌هاي درون صف، نرخ تحويل بسته كاهش خواهد يافت. بنابراين در AFM در هر بار بيداري با بررسي تعداد داده‌هاي درون صف در چند مرتبه گذشته، مي‌توان ترافيك شبكه را تا حد خوبي پيش‌بيني كرد و سپس مهلت سركشي را بر اساس تغيير ترافيك شبكه، افزايش يا كاهش داد. همچنين براي واگذاري كنترل بيشتر به طراح شبكه، دو پارامتر بيشينه و كمينه زمان خواب نيز در اين روش گنجانده شده است. طراح به كمك اين دو پارامتر مي‌تواند زمان خواب را در بازه دلخواه خود محصور سازد تا انرژي مصرفي، تاخير و نرخ تحويل بسته را تحت كنترل خود در آورد. معيارهاي ارزيابي اين پژوهش، در سه بازه ترافيكي معمولي، شديد و سبك بررسي شده است. نتايج به دست آمده بيانگر اين است كه ظرفيت مصرفي روش دوستي استاندارد در اين سه ترافيك به ترتيب برابر با 0٫87، 1٫29 و 0٫52 ميلي‌آمپر ساعت است. اما ظرفيت مصرفي روش ‌AFM در اين سه ترافيك به ترتيب برابر با 0٫87، 1٫74 و 0٫46 ميلي‌آمپر ساعت است. ‌نرخ تحويل بسته روش دوستي استاندارد در اين سه ترافيك به ترتيب برابر با 99٫4، 78 و 100 درصد است. اما نرخ تحويل بسته روش ‌AFM در اين سه ترافيك به ترتيب برابر با 99٫4، 98٫8 و 99٫7 درصد است. همان‌طور كه مشاهده مي‌شود، در ترافيك معمولي ظرفيت مصرفي و نرخ تحويل بسته دو روش تفاوتي با يكديگر ندارند. در ترافيك شديد در روش استاندارد، نرخ تحويل بسته افت شديدي را تجربه كرده است. اين در حالي است كه AFM مقدار مطلوب نرخ تحويل بسته را در ازاي 34 درصد افزايش ظرفيت مصرفي حفظ كرده است. بنابراين اين افزايش ظرفيت مصرفي هزينه بالا نگه‌داشتن نرخ تحويل بسته است. در ترافيك سبك AFM ظرفيت مصرفي را كاهش داده و همچنين نرخ تحويل بسته را نيز در حد مطلوب حفظ كرده است. اگر بيشينه و كمينه زمان خواب به ترتيب برابر 120 و 80 ثانيه باشد (فرض شده است 20 درصد تاخير در رسيدن بسته‌ها مجاز است)، در ترافيك شديد نرخ تحويل بسته برابر 89٫9 درصد خواهد شد و ظرفيت مصرفي آن 1٫5 ميلي‌آمپر ساعت خواهد شد كه از مقدار قبلي 0٫2 ميلي‌آمپر ساعت كمتر است. به طور كلي در AFM تعادل بين معيارهاي ارزيابي حفظ خواهد شد و اگر كاربر نياز متفاوتي داشته باشد با دو پارامتر بيشينه و كمينه زمان خواب مي‌تواند AFM را بر حسب نياز خود تنظيم نمايد.

233031

معماري سيستم‌هاي كامپيوتري

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان