1.   مشاوره و انجام پروپوزال  و پایان نامه ، مشاوره در زمینه ارائه سمینار، 
       مشاوره و انجام مقاله های بین المللی و داخلی، 
       مشاوره و انجام مقاله در مجله های علمی پژوهشی معتبر، 
        مشاوره و آموزش شبیه سازی شبکه توسط شبیه ساز آکادمیک 2-NS، 
         مشاوره و آموزش شبیه سازهای ترافیک شهری از قبیل  SUMO، ONE، و ...
          کمک به دانشجویان برای پیاده سازی ایده ها و مقالات خود با شبیه سازهای
               NS2, NS3 , OMNET++ , ONE
     
    
                 شماره تماس :
                         حسین رنجبران:    09101607834   
                                          
    
                  ساعات تماس: 
                                      ۸ الی ۲۰
                         
                   ایمیل:
                         hossein.ranjbaran.it@gmail.com
                        
           
    

بحث در مورد راه حل ها و مقايسه آنها درشبکه های WHAN

شروع موضوع توسط AdMiN ‏22/12/13 در انجمن انجمن WHAN

وضعیت موضوع:
You must be a logged-in, registered member of this site to view further posts in this thread.
  1. Administrator
    AdMiN
    هیات مدیره
    تاریخ عضویت:
    ‏3/10/13
    ارسال ها:
    2,150
    تشکر شده:
    316
    لايه فيزيکي

    مدولاسيون و تکنيک هاي طيف گستردهZ-Wave و INSTEON از سيگنال هاي باند باريک با مدولاسيون FSK استفاده مي کنند که اجراي آنها ساده است. Wavenis از GFSK استفاده مي کند که بازده طيف بزرگتري از FSK دارد اما فناوري هاي مبتني بر IEEE 802.15.4 از مدولاسيون PSK استفاده مي کنند که پيچيده ترهستند اما نسبت سيگنال به نويز آنها( SNR) بهتراست. از طرف ديگر IEEE 802.15.4 و لايه فيزيکي Wavenis داراي تکنيک هاي طيف گسترده هستند که در مقابل تداخل چند مسيره اي و باند باريک حفاظت هايي را فراهم مي آورند.

    کانال منفرد در مقابل کانال چندگانه

    IEEE 802.15.4 چندين کانال را در باندهاي فرکانسي MHZ 915 و GHZ 2.4 ارايه مي دهد. در نتيجه در ZigBee و 6LOWPAN اين امکان وجود دارد که مکانيسم هايي در مقابله با تداخل ايجاد شوند که بر اساس انتخاب کانال با حداقل تداخل صورت مي گيرد. در واقع، هماهنگ کننده ZigBee مي تواند تصميم بگيرد کل شبکه را دوباره شکل دهي کند اگر تداخل شديدي توسط يک گره تشخيص داده شود. در نقطه مقابل، INSTEON و Wavenis و Z-Wave( به جز سري 400) همگي در يک کانال منفرد و در باندهاي فرعي گيگاهرتز عمل مي کنند. اين رويکرد از اين مزيت بهره مي گيرد که اين باندها در مقايسه با باند GHZ 2.4 از تداخل کمتري در مناطق مسکوني برخوردار هستند و طراحي سخت افزار را ساده ترمي کند.اما دقيقاً مشخص نيست که در آينده چه مقدار تداخل در اين باندهاي فرعي گيگاهرتز وجود خواهد داشت.
    در همين ارتباط است که سري اخير Z-Wave 400 داراي نوعي سازوکار چابکي در فرکانس است که در آن گيرنده همزمان به سه کانال مختلف فرکانسي گوش فرا مي دهد و فرستنده مي تواند از کانالي که کمترين تداخل را دارد استفاده کند.

    لايه پيوند( Link layer): قابليت اعتماد

    Z-Wave و insteon از چک کردن مجموع بيت ها( checksum) 8 بيتي استفاده مي کنند در حالي که ZigBee و 6LOWPAN از 16 بيت استفاده مي کنند که در IEEE 802.15.4 هم مورد استفاده قرار گرفته است. Wavenis از تکنيک هاي کنترل خطاي پيشرفته تري بهره مي برد( جدول 1). به جز INSTEON راه حل هاي ذکر شده به منظور ارايه انتقال لايه پيوند قابل اتکا گزينه تصديق ACK را دارند. اين ويژگي امکان سفارشي شدن راه حل، مطابق با نيازهاي هر کاربرد را فراهم مي کند. به عنوان مثال قابليت اعتماد ممکن است براي صرفه جويي در انرژي و يا پهناي باند در کاربردهاي آلارم و يا مراقبت از راه دور سودمند باشد.
    تأخير

    شکل(4) تأخيرهاي مورد انتظار از يک دستور ارسالي از فرستنده تا گيرنده يک جهشي را براي حالت هاي قابل اتکا و غيرقابل اتکا رسم کرده است. نتايج از نظر تئوري و تحت شرايط ايده آل نشان داده شده است( به جز نتايج Z-Wave که نتايج تجربي نشان داده شده است. براي حالت قابل اتکا زمان رفت و برگشت شامل انتقال يک ACK ارايه شده است. براي مقايسه کانال ها فرکانس MHZ 900 در نظر گرفته شده است و حالت انتها به انتهاي قابل اتکاي INSTEON نيز در تحليل آورده شده است.

    لايه شبکه

    مسيريابي/ حالت چند جهشي
    در Z-Wave فقط کنترل کننده، جدول مسيريابي را در خود ذخيره و نگهداري مي کند اما در ZigBee سابقه کاربرد عمومي اتوماسيون خانگي استفاده از جداول مسيريابي بزرگ را پيشنهاد مي کند که براي مناطق مسکوني پر تراکم مناسب است و همين باعث افزايش حافظه مورد نياز در گره هاي ZigBee مي شود. حالت مسيريابي در همه گره هايي که از مسيريابي ZigBee mesh استفاده مي کنند به صورت ON است که N تعداد مقصدهاي فعال در شبکه است. اما در حالت مسيريابي چند نقطه به يک نقطه، حالت به صورت O(1) است. در Wavenis هر وسيله تنها مسير خودش را به سمت ريشه ذخيره مي کند بنابراين حالت مسيريابي O(1) است. ريشه که ممکن است همان محدوديت هاي ديگر گره ها را نداشته باشد مسير رسيدن به همه گره ها را در خود ذخيره مي کند.

    معيارهاي مسيريابي

    استفاده از معيارهاي کيفيت لينک به ويژه در محيط هاي خانگي مفيد است زيرا در اين محيط ها تداخل و چند مسيره بودن ممکن است روي عمل کرد تأثير بگذارد. ZigBee و 6LOWPAN مي توانند از شاخص کيفيت لينک ( LQI) که توسط IEEE 802.15.4 ارايه شده است بهره ببرند که در بسياري از چيپ هاي راديويي به کار گرفته مي شود و از تخمين نرخ خطاي بيت( BER) استفاده مي کند اما Wavenis از نوعي تخمين زننده کيفيت لينک براساس RSSI استفاده مي کند که ممکن است به دليل تداخل و چند مسيره بودن دقيق نباشد. Z-Wave مسيرها را براساس يک معيار شمارش جهش انتخاب مي کند و از کيفيت لينک خبر ندارد.

    تأخير مربوط به تغيير مسير

    از آنجا که INSTEON به جاي مسيريابي از simulcast استفاده مي کند وقتي يک وسيله مياني در دسترس نباشد، باز هم داده مي تواند از طريق مسيرهاي جايگزين( اگر چنين مسيري وجود داشته باشد) به مقصد برسد و ارتباط قطع نشود. راه حل هاي ديگر که از مسيريابي استفاده مي کنند به خاطر شناسايي نقص لينک و يافتن مسير جايگزين با مقداري تأخير مواجه مي شوند. تأخير مربوط به تغيير مسير( RCL) در Z-Wave به طور متوسط حدود 1 ثانيه است و در ZigBee بين 50 تا 100 ميلي ثانيه است. تشخيص وجود نقص در لينک چنانچه لايه پيوند در حالت تصديق عمل کند سريع صورت مي گيرد. عدم وجود ACK در لايه پيوند بعد از ارسال فريم داده ممکن است نشان دهنده وجود نقص در لينک باشد. در غيراين صورت، پروتکل مسيريابي ممکن است مجبور شود روي دريافت پيام هاي کنترلي اتکا کند تا ارتباط را حفظ کند که معمولاً منجر به تأخيرهايي تا حدود چند ثانيه مي شود.

    قابليت هاي اتکاي انتها به انتها

    ZigBee و Z-Wave و INSTEON مکانيسم تصديق و انتقال مجدد ساده و انتها به انتهايي را ارايه مي دهند. همچنين ZigBee بسته هاي تکراري را فيلتر مي کند. در 6LOWPAN که حمل قابل اتکا موردنياز است، اجرا کنندگان به استفاده از UDP با شماره هاي متوالي و فريم هاي ACK و ارسال هاي مجدد متوسل شده اند. در حقيقت، TCP ممکن است براي تجهيزات بسيار محدود شده پيچيده باشد و در حالت بدون سيم کمتر از انتظار عملکرد دارد.

    لايه نرم افزار کاربردي

    ZigBee و Z-Wave و INSTEON مجموعه مناسبي از دستورات و ويژگي ها براي کاربردهاي مختلف شبکه هاي WHAN دارند. اين وضعيت هنوز در مورد 6LOWPAN صادق نيست. به علاوه پروتکل هاي متداول لايه application، مانند HTTP و SNMP و فرمت هاي کدگذاري داده براي شبکه هاي WHAN براساس 6LOWPAN در نظر گرفته شده است و دليل آن محدوديت هاي تجهيزات و payloadهاي 50 الي 60 بايتي لايه حمل در راه حل LOWPAN است.[9]

    امنيت

    ZigBee و 6LOWPAN از سرويس هاي امنيتي ارايه شده توسط IEEE 802.15.4 در لايه پيوند( جدول 1) بهره مي برند که از استاندارد کليد رمزگذاري پيشرفته 128 بيتي( AES) استفاده مي کند. مديريت کليد در ZiBee توسط لايه APL صورت مي گيرد اما هنوز براي 6LOWPAN در نظر گرفته نشده است. در حالي که سري چيپ هاي 200 و 300 Z-Wave سرويس هاي امنيتي را ارايه نمي کنند، سري چيپ 400 از رمزگذاري AES 128 بيتي پشتيباني مي کند.
    Wavenis نيز از چندين الگوريتم رمزگذاري از جمله AES 128 بيتي پشتيباني مي کند.

    [​IMG]

    اتصال به اينترنت

    يکي از مزيت هاي مهم 6LOWPAN اين است که به طور ذاتي قابليت اتصال به اينترنت را دارد و اين کار نياز به گيت وي(دروازه) ترجمه پروتکل ندارد بلکه شبکه هاي WHAN مبتني بر 6LOWPAN توسط يک مسيرياب IP به اينترنت وصل مي شوند. اين رويکرد موجب مطرح نشدن مواردي مانند امنيت، مديريت و سازگاري در کيفيت سرويس مي شود. اگرچه ديگر راه حل هاي ذکر شده در اين مقاله براي پشتيباني از IP طراحي نشده اند اما اکثر آنها نوعي همگرايي را با IP به عنوان عنصري کليدي در برآورده کردن الزامات امروزي بازار در خود تعبيه کرده اند. تا اواسط سال 2009، ZigBee اعلام کرد که استانداردهاي IETF را در محصولاتش اعمال کرده است و شرکت Sigma Design چيپ IP-Wave را معرفي نمود که پشته پروتکل IP را روي محصولات Z-Wave پشتيباني مي کند. در همين اثناء اعضاي هيئت مديره Wavenis-OSA نيز اعلام کردند که در محصولات آتي Wavenis، لايه IP به عنوان لايه سوم در نظر گرفته شده است.

    استانداردسازي و پذيرش بازار

    يک نقطه ضعف راه حلهاي INSTEON و Z-Wave و Wavenis اين واقعيت است که ويژگي هاي محصولات آنها در دسترس عموم نيستند. در مورد ZigBee اگرچه دسترسي به آن باز است اما اجراي آن نيازمند عضويت در ائتلاف ZigBee است. در نقطه مقابل اينها 6LOWPAN که استاندارد آن اينترنتي است باز است و اجراي آن نياز به مجوز ندارد و اين به معني آن است که مي تواند مخاطبان بيشتري داشته باشد. حضور محصولات ZigBee در بازار در مقايسه با ديگر راه حل ها تأخير بيشتري داشته است و اولين سري محصولات آن در اوت 2009 به بازار معرفي شد. اما محصولات Z-Wave و Wavenis و INSTEON سال ها است که در بازار وجود دارند. به علاوه هم اکنون در سراسر جهان ميليونها وسيله Wavenis نصب شده اند و بيشتر در شبکه هاي هوشمند انرژي کاربرد دارند. با اين وجود نصب حدود 30 ميليون وسيله ZigBee در آمريکاي شمالي در جريان است. 6LOWPAN هم از قبل توسط چندين فروشنده و عرضه کننده در نقاط مختلف نصب شده است و بخش عمده اي از آن در بخش مصرف انرژي هوشمند ورژن 2(SE2) قرار گرفته است. هدف SE2 ايجاد ارتباط بين شرکت هاي فراهم کننده انرژي و مصرف کنندگان است و به عنوان بخشي از نقشه راه شبکه هوشمند شناخته شده است.[10]

    نتيجه گيري

    - اين مقاله به بررسي راه حل ها و راه کارهاي مهم موجود و در حال ظهور در زمينه شبکه هاي WHAN پرداخت که شامل
    ZigBee
    Z-Wave
    INSTEON
    Wavenis
    فناوري مبتني بر IP
    بودند.درحالي که ZigBee و 6LOWPAN براي مقاصد عمومي طراحي شده اند،ديگرراه حل ها، کاربردهاي ويژه و خاص دارند. عملکردهاي رو به افزايش برخي از اين راه حل ها و همگرايي آنها به سمت IP، نويد دهنده اين چشم اندازاست که کاربردهاي شبکه هاي WHAN در آينده داراي کيفيت و امنيت و قابليت تعامل بهتري خواهند بود.


    منبع:نشريه بزرگراه رايانه، شماره 132.
     
وضعیت موضوع:
You must be a logged-in, registered member of this site to view further posts in this thread.

این صفحه را به اشتراک بگذارید