التوجيه في الزمن الحقيقي لإنترنت الأشياء للتسليم وتجاوز الأخطاء

الباحث

محمد طارق صالح العسلي

المشرف

ضحى بشير عبدالله البزاز

الجامعة

جامعة الموصل

الكلية / القسم

كلية علوم الحاسوب والرياضيات / علوم الحاسوب

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Real-time Routing ; Internet of Things ; Fault Tolerance ; Delivery

إن إنترنت الأشياء (JOT) عبارة عن شبكة سريعة النمو من الأشياء المتصلة والأشخاص الذين يستخدمون أجهزة الاستشعار والمشغلات لجمع البيانات ومشاركتها. معظم تطبيقات إنترنت الأشياء هي تطبيقات في الوقت الحقيقي تهدف إلى مراقبة الحالات الحرجة التي تتطلب التوقيت والموثوقية والدقة، وتسليم البيانات على سبيل المثال في الكشف عن الحرائق، وكشف الدخانء والمراقبة الصحية، وتطبيقات اكتشاف التسلل، حيث وجود تأخير أو تذبذب في توصيل عبر الشبكة أمر غير مقبول. ستفرض هذه التطبيقات مزيدًا من التحديات والحاجة إلى معايير متخصصة ويروتوكولات اتصال للتعامل مع الموعد النهائي الصارم للتسليم وتنوع متطلبات التطبيق. تم تطوير بروتوكول توجيه جديد يمكنه تلبية معايير تطبيقات الوقت الفعلي في شبكات إنترنت الأشياء في هذه الرسالة. نظرًا لأن بروتوكول التوجيه الحالي المعروف والأكثر شيوعًا ل شبكة الأشياء هو RPL فإن الحل المقترح يعتمد على التعديل والإضافة إليه لجعله يعمل بشكل أفضل في تلبية متطلبات الوقت الحقيقي مع الحفاظ على جميع المميزات الجيدة لبرتوكول RPL تم الأخذ في Que الاعتبار الحفاظ على البروتوكول خفيف الوزن لتجنب التسبب في زيادة الحمل على أجهزة إنترنت الأشياء المقيدة المصادر واستهلاك المزيد من الوقت أو الطاقة. تم تصميم بروتوكول RPL المقترح في الوقت الحقيقي Jas (RT-RPL) توجيه متعدد الخطوات متعدد الطبقات لتطبيقات الوقت الفعلي في شبكات إنترنت الأشياء . تتمثل الخطوة الأولى في تصنيف الحزم المارة عبر الشبكة استنادًا إلى متطلبات حركة المرور إلى ثلاثة أنواع من المرورء المرور في الوقت الحقيقي الصارم حيث يكون الأهمية للتأخير والموثوقية، ومرور الوقت الحقيقي المرن بالتأكد من الموثوقية مع مرونة في التأخير، ومرور الحزم دون متطلبات الزمن الحقيقي والتي تكون بلا متطلبات او قيود، ليتم التعامل معها بشكل مختلف من أجل تلبية المعايير المختلفة. في الخطوة الثانية، تم تصميم دالة هدف OF جديدة لكل نوع من أنواع حركة المرورء من خلال الجمع بين مقاييس متعددة في كل (OF يتم استخدام OFS الجديدة في عملية بناء DODAG لاختيار الوالدين، Gus يتم استخدام نهج متعدد الهياكل لبناء ثلاثة مثيلات 51 لكل 6؛:؛ واحد لكل نوع حركة مرور. بهذه الطريقة، يعتمد اختيار المسار على معايير كل نوع من أنواع

The Internet of Things (IoT) is a fastly growing network of connected things and people that utilize sensors and actuators to collect and share data. Most of the IoT applications are real-time applications that are meant for monitoring critical cases that require timing, reliability, and accuracy, and data delivery for example in fire detection, smoke detection, health monitoring, intrusion detection applications, where a delay or jitter in the network delivery is not acceptable. These applications would impose further challenges and the need for specialized standards and communication protocols to handle the strict delivery deadline and diversity of application requirements. In this Thesis, a novel routing protocol that can meet the criteria of real-time applications in IoT networks is developed. As the current well-known and most common efficient routing protocol for IoT is the Routing Protocol for Low power and lossy networks (RPL), the proposed solution is based on modifying and adding to it to make it perform better in satisfying the real-time requirements while keeping all the good futures of RPL. Consideration was taken to keeping the protocol light- weighted to avoid causing overhead on the constrained IoT devices and consuming extra time or power. The proposed Real-Time RPL Protocol (RT-RPL) is designed as a multi-step, cross-layers routing solution for real-time applications in IoT networks. The first step is the classification of network traffic based on the traffic requirements into three types of traffic, hard real-time where delay and reliability are of value, soft real-time with reliability and some degree of delay tolerance, and non-real-time with no constraints, to be handled differently in order to meet the different criteria. In the second step, a new Objective Function (OF) was designed for each type of traffic, by combining multiple metrics in each OF, the new OFs are used in the Destination- Oriented Directed Acyclic Graphs (DODAG) build process for parent selection, where a multi-topology approach was used to build three RPL Instants for each DODA, one for each traffic type. In this way, the route selection is based on the criteria of each traffic type. In each device, a three-headed virtual queue was utilized to separate the different traffic types and give different transmission and packet drop priority for each traffic type. Finally, different packet scheduling algorithms are used for scheduling the packets in each queue, and between the three queues. Cooja simulator under Contiki Operating System (Contiki OS) was used to implement the new protocol with many scenarios and setups. A comprehensive and comparative result analysis was carried out. In general, all tested metrics showed that the proposed RT-RPL protocol can offer much better and more stable results under high traffic and large-scale networks, with different link quality compared to the default RPL protocol. The result also showed that for hard real-time traffic, the performance of RT-RPL was stable and the effect of traffic load and scalability is barely affected it, as the end-to-end delay of hard real-time with minimized and the reliability for both real-time types of traffic was maximized in the form of higher Packet Delivery Ratio (PDR) and lower packet loss rate under different network conditions. Even for the non-real-time traffic, RT-RPL showed a big rise in performance compared to the original RPL. Additionally, the Overhead of the novel protocol was analyzed and the results show that RT-RPL has lower control overhead than RPL with an extended network lifetime.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب