تحسين أداء خوارزميات وبروتوكولات انترنت الأشياء

اسم الباحث: منال سعدالله العمر

المشرف : د. أكرم المرعي – د. محسن عبود

العنوان : تحسين أداء خوارزميات وبروتوكولات انترنت الأشياء

العنوان باللغة الانكليزية : Performance Improving of IOT (Internet of Things) Algorithms and Protocols

العام : 2023

القسم : هندسة الشبكات والنظم الحاسوبية

الملخص :

تُعدّ إنترنت الأشياء(IoT) من الأنظمة الموزعة الحديثة التي تستخدم لدعم مجموعة متنوعة من المجالات والتطبيقات في الحياة مثل أنظمة الرعاية الصحية والأنظمة الزراعية وتُعدّ شبكات الخسارة و الطاقة المنخفضة (LLN) أهم جزء من إنترنت الأشياء. تم تصميم بروتوكولات خاصة من أجل LLN، مثل بروتوكول التوجيه RPL الذي يستخدم خوارزمية التقطير Trickle لخفض عدد رزم التحكم في الشبكة وبروتوكول طبقة التطبيقات CoAP الذي يستخدم خوارزمية CoCoA+ للتحكم بالازدحام.

اكتسبت خوارزميةTrickle  التي تم تقديمها وتوحيدها فيRFC 6206  شعبية كبيرة حيث يمكنها أن تضمن حل تناقض البيانات في البيئات الموزعة بدقة وسرعة مع انخفاض تكلفة الصيانة. أثبتت الدراسات أن هذه الخوارزمية تعاني من العديد من المشاكل منها عدم تزامن الفواصل الزمنية بالإضافة إلى خلل في موازنة الحمل بين العقد وعدم فعالية آلية القمع وأنَّ الخوارزميات التي قللت من زمن التقارب زادت من عدد رزم التحكم وبالعكس، هذا مادفعنا إلى تنفيذ تعديلاتنا على خوارزمية التقطير وتقديمها على شكل خوارزمية تقطير جديدة تدعى New sys-Trickle تتميز هذه الخوارزمية في قدرتها على حل المشكلات السابقة وتخفيض زمن التقارب و عدد رزم التحكم واستهلاك الطاقة معاً.

تم في القسم الثاني من الأطروحة المقارنة بين خوارزميات التحكم بالازدحام في إنترنت الأشياء وهي CoCoA+ وEifel-TCP وCoAP وحددنا عيوب كل منها ثم قدمنا خوارزمية تحكم في الازدحام جديدة تدعى New CoCoA+ اتجهنا في هذه الخوارزمية إلى جعل خوارزمية  CoCoA+قادرة على اكتشاف وجود الازدحام باستخدام آلية بسيطة تناسب طبيعة الأجهزة منخفضة الموارد المستخدمة في LLN ثم زيادة قيم التراجع التي تم تحديدها تجريبياً بحيث يتم تخفيف معدل حقن الرزم عند وجود ازدحام وبالتالي تقليل عدد الرزم المفقودة في الشبكة وتخفيف من شدة الازدحام ثم إرسال جميع الرزم المعلقة عند إتاحة الوسط مما يحسن من معدل تسليم الرزم ومعدل المناقلات الناجحة ويخفض مقدار استهلاك الطاقة في الشبكة كما قمنا باختبار هذه الخورازمية في بيئة تحوي عقد متنقلة وأثبتت فعاليتها وقدرتها على تحسين معاملات الأداء عما كانت عليه في CoCoA+.

الكلمات المفتاحية : إنترنت الأشياء ، الأنظمة الموزعة ، خوارزمية التقطير ، خوارزمية CoCoA+ ، اتساق البيانات ، التحكم بالازدحام.

تحميل البحث