ترجمه روش پینگ چندبخشی هاپ DUAL از کار افتادگی گره در شبکه­ ی حلقه­ ی زیگ­بی

توضیحات

 عنوان فارسی: روش پینگ چندبخشی هاپ DUAL برای شناسایی از کار افتادگی گره در شبکه­ی حلقه­ی زیگ­بی

عنوان انگلیسی مقاله ترجمه شده:

Dual Hop Multicast Ping Method for Node Failure Detection in ZigBee Loop Network

چکیده:

 این مقاله روش تشخیص از کار افتادگی گره در شبکه­ی حلقه­ی زیگ­بی را بازیبنی می­کند. شبکه­ی زیگ­بی به دلیل توان پایین و پیاده­سازی کم­هزینه­ی انتقال داده­ی بدون سیم مورد استفاده قرار گرفت. تشخیص از کار افتادگی گره به منظور حفظ قابلیت اطمینان شبکه مورد نیاز است. روش­های مرسوم تشخیص از کار افتادگی گره، بر اساس قابلیت مش زیگ­بی شبکه­ای می­باشد. اما در بسیاری از فضاهای مورد استفاده که دارای توپولوژی ساده هستند، زیگ­بی از قابلیت مش­ شبکه­ای سود نمی­برد. ما یک پینگ چندبخشی با گروه­بندی هاپ DUAL برای تشخیص خطا و حفاظت در شبکه­ی حلقه­ی زیگ­بی را به منظور مدیریت گره­ی آسان، منبع پردازش موثر و کارآمد و پیاده­سازی سخت­افزاری یکنواخت، پیشنهاد می­کنیم. این روش در تجهیزات شبیه­ساز شبکه(NS2) شبیه­ سازی شده است. نتایج اثبات کرده­اند که روش پینگ چندبخشی هاپ DUAL به منظور سرعت بخشیدن به شناسایی خطای گره، در شبکه­ی زیگ­بی قابل استفاده است. شبیه ­سازی نشان می­دهد که پیاده­سازی این روش موجب افزایش متوسط تاخیر پشت­سر هم از 06/0 تا 08/0 ثانیه به منظور توازن و مصالحه با عملکرد شبکه، می­شود.

کلمات کلیدی: زیگ­بی، شناسایی از کار  افتادگی گره، پینگ چندبخشی، شبیه ­ساز شبکه­ ها.

1- مقدمه

امروزه، شبکه­ ی بی­سیم با استفاده از فناوری زیگ­بی به منظور الزمات ارتباطات قطعی، مانند توان پایین، پیاده­سازی کم­هزینه­ و مقیاس­پذیر، مورد استفاده قرار می­گیرد. این شبکه در استاندارد IEEE 802.15.4 برای فضای شخصی بی­سیم (WPAN) ساخته شد. به دلیل طراحی استاندارد برای نرخ داده­ی پایین و      پیاده­سازی کم­هزینه، IEEE 802.15.4 به صورت گسترده در ساخت شبکه­ های حسگر بی­سیم به منظور یاری با اطلاعات فضای زمان واقعی، استفاده می­شود.

      به منظور ارتباط قابل اطمینان در شبکه­ی زیگ­بی، برخی از روش­های شناساس خطای گره و حفاظت به وجود آمدند. روش­های شناسایی خطای گره­ی مرسوم در شبکه­ی زیگ­بی بر اساس قابلیت مش شبکه­ای آن است.

      کاربردهای ارتباطی وجود دارد که دارای توپولوژی ساده، همراه با فاصله­ ی مساوی بین گره­ها هستند. مثالی از این نوع توپولوژی، شبکه­ی ارتباط نوری جاده­ها، شبکه­ی ارتباطی سفر، و شبکه­ی ارتباطی قطار است. پیاده­سازی زیگ­بی در یک توپولوژی حلقه ساده­، از قابلیت مش شبکه­ی زیگ­بی، سود چندانی نمی­برد. روش جدیدی برای تشخیص خطای گره قابل فرمول­بندی است که دارای فواید بیشتری در این نوع توپولوژی است.

       باقی این مقاله به صورت زیر سازماندهی شده است: بخش دوم مروری از شبکه­ی زیگ­بی است که شامل استاندارد، ارتباط چندهاپی و برخی از روش­های تشخیص خطای گره است. بخش سوم روش پینگ چندبخشی هاپ DUAL را توضیح می­دهد که برای شبکه­ی ساده­ی حلقه زیگ­بی پیشنهاد می­شود. اثبات روش و نتایج شبیه­سازی در بخش چهارم آورده شده است. نتیجه­ گیری در بخش پنجم می­باشد.

2- شبکه زیگ­بی

1. A. استاندارد زیگ­بی

      فرمولاسیون استاندارد زیگ­بی در سال 2002، زمانیکه 25 شرکت از اتحادیه­ی زیگ­بی استاندارد ارتباط بی­سیم برای محصولات الکترونیکی ایجاد کردند، شروع گردید. این تکنولوژی در همان باند 4/2 گیگاهرتز به صورت وای­فای، بلوتوث و وای­مکس، عمل می­کند. استاندارد IEEE 802.15.4 برای شبکه­های فضای شخصی بی­سیم با نرخ پایین (LR-WPAN) به عنوان لایه­ی فیزیکی و ارتباط داده­ای برای زیگ­بی، انتخاب می­شود.

      زیگ­بی برای ارتباط بی­سیم توان کم طراحی می­شود. استاندارد IEEE 802.15.4 موجب می­شود            زیگ­بی با چرخه­ی کار پایینی کار کند. فرستنده و گیرنده در 99 درصد از زمان می­توانند در حالت خواب باشند. ارسال و دریافت داده می­تواند طوری تنظیم شود که از محاسبات انرژی کمی استفاده کند.

      زیگ­بی می­تواند به 64000 گره در یک شبکه متصل شود. محدوده­ی رادیویی آن می­تواند m300 را پوشش دهد. اما حداکثر نرخ داده تنها Kbps250 است. برای ارتباط متناوب و دوره­ای مناسب است. همچنین زیگ­بی از پروتکل امنیتی بر اساس bits AES128 پشتیبانی می­کند.

     کاربردهایی با تاخیر کم می­توانند از شکاف زمان تضمینی زیگ­بی (GTS) استفاده کنند که در نتیجه می­تواند دارای مدت زمانی خاصی در یک چارچوب به منظور دریافت داده­ی کاربردی، مانند داده برای فعالیت­ی کنترلی و گزارشی، باشد.

1. B. ارتباط چندهاپ زیگ­بی  

 زیگ­بیشبکه­ی ارتباط بی­سیم چند هاپ را تشکیل می­دهد. در شبکه­های بی­سیم چندهاپ، ارتباط میان دو گره­ی انتهایی به وسیله­ی تعدادی از گره­های میانی انجام می­شود که عملکرد آن­ها پخش و تقویت اطلاعات از یک نقطه به نقطه­ی دیگر است.

      استاندارد زیگ­بی وسایل LR-WPAN را به دو دسته تقسیم می­کند، وسایل کاربرد کامل (FFDs) و وسایل کاربرد کاهش یافته (RFDs). تنها FFDها که دارای قابلیت­های پیشرفته مانند بسته­های پیشرو در ارتباطات چند هاپ هستند، سنکرون­سازی گره را تامین می­کند. RFD ها تنها می­توانند با FFDها در ارتباط باشند.

      به منظور ساخت یک شبکه، یک گره به صورت هماهنگ­کننده­ی PAN و دیگر گره­ها به صورت روتر یا وسایل پایانی عمل می­کنند. همواره لایه­ی IEEE 802.15.4 شامل یک هماهنگ­کننده­ی PAN مخصوص است که یک FFD می­باشد و مسئول مقداردهی و مدیریت شبکه است. اجزای دیگر با نقش­ها و وظایف خاص، روترها (فقط FFD) و وسایل پایانی (FFD و RFD) هستند. بردار فاصله در تقاضا AdHoc (AODV)، به عنوان پرتکل مسیریابی پیش­فرض، استفاده می­شود.

1. C. روش شناسایی خطای گره

      گره­ی زیگ­بی در یک شبکه به دلایل مختلفی مانند از کار افتادگی باتری، تاثیرات محیطی، خرابی نرم­افزار یا سخت­افزار، ممکن است دچار خطا شود. هماهنگ­کننده­ی PAN باید وضعیت هر گره را بداند. چنانچه یک با بیش از یگ گره دچار خطا در انتقال داده شدند، هماهنگ­کننده­ می­تواند کاربر را از چنین وضعیتی باخبر سازد. سپس تعمیر و اصلاح توسط کاربر به منظور حل خطای گره­ها در اسرح وقت، انجام می­شود.

       برخی از تحقیقات در رابطه با مکانیزم ارتباطات در زیگ­بی انجام شده است. مسیر انتقال پشتیبان که حامی مفهوم مکانیزم افزونگی است، می­تواند پایداری و قابلیت اطمینان انتقال داده در شبکه­ی زیگ­بی را با استفاده از مفهوم و الگوریتم inter-PAN، بهبود دهد. شبکه زیگ­بی ممکن است دوباره به صورت ساختار شبکه­ای جدید، سازماندهی و گسترش یابد تا به مکانیزم تشخیص خطا و پیکربندی دوباره­ی آن دست یابد. این شبکه گره­ی دارای خطا را جستجو می­کند و اقدام اتصال مجدد را به منظور سازماندهی مجدد شبکه­ی حسگر برای حفظ قابلیت اطمینان انتقال داده، انجام می­دهد.

      روش مدیریت خطا نیز پیشنهاد شده است. شبکه به شبکه­ی مجازی از سلول­ها برای پشتیبانی از           مقیاس­پذیری و تشخیص خطا و بازیابی محلی با حداقل مصرف انرژی، بخش­بندی می­شود. مدیر سلول و گره­ی مدخل(دروازه) در هر سلول بر منظور انجام وظایف مدیریتی، انتخاب می­شوند. مدیر سلول و گره­ی مدخل(دروازه) برای شناسایی خطا با حداقل مصرف انرژی با یکدیگر هماهنگ هستند.

      روش دیگر تشخیص خطا، روش گره­های خود خوشه است. این روش گره­ها را در چندین گروه با تشابه مقادیر گره با استفاده از الگوریتم خود خوشه، تقسیم می­کند. گره­های حسگر خطا در قیاس با گره­های همسایه قابل شناسایی هستند.

       روش دیگر تشخیص خطا بر اساس زمان تاخیر چرخشی (RTD) است. این روش از گروه­های دو یا سه گره­ای استفاده می­کند. هر گره زمان RTD را محاسبه کرده و با زمان آستانه قطعی مقایسه می­کند تا گره­ی حسگر خرابی یا خطا را تشخیص دهد.

      تمامی روش­های بالا بر اساس قابلیت مش شیکه­ای زیگ­بی، طراحی شده­اند. هر روش استفاده از ترافیک در روش تشخیص خطا، در قیاس با اینکه هر گره به صورت منفرد خطا را به هماهگ­کننده گزارش دهد را پیشنهاد می­دهد. اگرچه، به دلیل نیاز به تایمرها و پیاده­سازی الگوریتم پیچیده، پردازش پیچیده­تری در گره­ها وجود دارد. خوشه­بندی و گروه­بندی نیز مدیریت گره­ای پیچیده­تری را ایجاد می­کند، به ویژه اگر کاربر بخواهد یک یا چند گره را اضافه یا جایگزین سازد.

      پیاده­سازی زیگ­بی در یک توپولوژی حلقه ساده از قابلیت مش شبکه­ای زیگ­بی سود چندانی نمی­برد. روش جدیدی برای تشخیص خطای گره قابل فرمولاسیون است تا فواید بیشتری در این نوع توپولوژی را بدهد.

توجه:

• برای دانلود فایل word کامل ترجمه از گزینه افزودن به سبد خرید بالا استفاده فرمایید.
• لینک دانلود فایل بلافاصله پس از خرید بصورت اتوماتیک برای شما ایمیل می گردد.

سفارش ترجمه مقاله

به منظور سفارش ترجمه تخصصی مقالات خود بر روی کلید زیر کلیک نمایید.

سفارش ترجمه تخصصی