Skip to main content
SUPERVISOR
Majid Nabi,Hossein Saidi
مجید نبی (استاد راهنما) حسین سعیدی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farzad Veisi Goshtasb
فرزاد ویسی گشتاسب

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Exploiting the Time Slotted Channel Hopping Protocol in Wireless Body Area Networks and Analysis the Interference Impact of Inter-Networks
Wireless Body Area Networks (WBANs) as one of the most important applications of the Internet, make their way towards smart health-care domain. These networks consist of a few number of wireless nodes placed on/inside the human body, which are supposed to measure vital body information such as blood pressure, body temperature and blood oxygen levels, and send it to a medical facility. These networks have serious constraints with respect to energy consumption, transmission range, and node size. The protocol used in the Medium Access Control (MAC) layer of these networks will have a considerable impact on their performance. The IEEE 802.15.4 standard has always been one of the prominent technologies for these networks due to its functional features. But this standard suffers from the other wireless technologies such as Wi-Fi and Bluetooth operating in the same frequency. Time Slotted Channel Hopping (TSCH) is one of the operational modes of this standard that is developed for industrial and noisy environments. This standard utilizes both frequency hopping and Time Division Multiple Access (TDMA) characteristics, and effectively overcomes the effects of cross-technology interference and multi-path fading. This standard can be a good option for use in WBANs. The contribution of this thesis is two-folded. The first contribution is an experimental study of the performance of TSCH in WBANs. In this part, several wireless nodes are installed on a human body and several experiments are performed. Experiments are conducted in a variety of environments without interference, with controlled interference, and the office environment with different transmitting powers and different body posture. These experiments are repeated once again for the IEEE 802.15.4 standard. The purpose of these tests is to demonstrate the performance of the TSCH standard compared to the base IEEE 802.15.4 with respect to the effects of multi-path fading and interference. The second contribution of this research is investigating the impact of interference between TSCH networks. First, the chance of collision between two TSCH networks in the same frequency is analyzed. This part shows that such two TSCH networks do not necessarily interfere with each other. Then, the Probability Mass Function (PMF) of collided channels is obtained for the different number of TSCH networks. The results of these analyses contain very important information for the TSCH network designers, which indicate the probability of the worst and best cases for collided channels for a certain number of TSCH networks. Moreover , an interference simulator for TSCH networks is implemented in MATLAB. This simulator is able to simulate interference of any number of TSCH networks in both synchronized and asynchronized modes. Key Words : 1-Wireless Body Area Networks , 2-IEEE 802.15.4 Standard , 3-TSCH Protocol, 4-Interference
شبکه‌های حسگر بدنی WBANs به عنوان یکی از کاربرد‌های مهم حوزه اینترنت اشیاء راه خود را به سمت هوشمندی بالا و استفاده گسترده در مراقبت از سلامت افراد جامعه طی می‌کنند . این شبکه‌ها از تعداد ی گره کوچک بی‌سیم تشکیل شده‌اند که روی/درون بدن افراد قرار می‌گیرند و قرار است که اطلاعات حیاتی بدن آنها نظیر فشار خون ، دمای بدن و سطح اکسیژن خون را اندازه‌گیری کرده و برای یک مرکز پزشکی ارسال کنند. این شبکه‌ها دارای محدویت‌های بسیار زیادی در مصرف انرژی ، برد ارسال و اندازه گره‌ها هستند و پروتکل مورد استفاده در لایه کنترل دسترسی MAC این شبکه‌ها تأثیر بسیار زیادی بر روی کارآیی آنها خواهد گذاشت. استاندارد IEEE 802.15.4 به دلیل ویژگی‌های مناسبی که دارد همیشه یکی از تکنولوژی‌های مطرح برای این شبکه‌ها بوده است. اما این استاندارد همیشه از تکنولوژی‌های هم‌فرکانس خود نظیر وای‌فای و بلوتوث رنج برده است. TSCH یکی از حالت‌های عملکردی این استاندارد است که برای محیط‌های صنعتی و پر نویز توسعه داده شده است. این استاندارد از دو ویژگی پرش فرکانسی و شیاربندی زمانی بهره می‌برد و به خوبی به اثرات تداخل و محوشدگی چندمسیره مقاوم است. این استاندارد به دلیل ویژگی‌های ذکر شده می‌تواند یک گزینه مناسب جهت استفاده در شبکه‌های حسگر بدنی باشد. در این پژوهش دو کار عمده انجام شده است . بخش اول مربوط به پیشنهاد و پیاده‌سازی TSCH در شبکه‌های حسگر بدنی است. در این بخش با تشکیل یک شبکه حسگر بدنی از طریق نصب چندین گره بر روی بدن یک فرد ، در طی آزمایش‌های عملی مختلف عملکرد استاندارد TSCH برای این شبکه‌ها بررسی خواهد شد. آزمایش‌ها در محیط‌های مختلف بدون تداخل ، با تداخل کنترل شده و محیط اداری با توان‌های ارسالی متفاوت و حالات مختلف قرارگیری بدن انجام می‌شود. این آزمایش‌ها جهت انجام مقایسه یک بار دیگر برای استاندارد IEEE 802.15.4 نیز تکرار می‌شوند. هدف این آزمایش‌ها نشان دادن عملکرد بسیار بهتر استاندارد TSCH نسبت به IEEE 802.15.4 در برابر اثرات تداخل و محوشدگی چند مسیره است. بخش دوم این کار پژوهشی مربوط به بررسی و تحلیل اثر تداخل بین شبکه‌های TSCH خواهد بود. در این قسمت ابتدا نشان داده خواهد شد که دو شیار زمانی هم‌فرکانس از دو شبکه TSCH الزاماً با یکدیگر تداخل ندارند. دلیل این امر نیز درگیر شدن دو شیار زمانی در بخش ‌های خالی از ارسال یکدیگر است. در ادامه توزیع احتمال کانال‌های متداخل برای تعداد مختلف شبکه‌های TSCH بدست خواهد آمد که نتایج حاصل از آن حاوی اطلاعات بسیار مهمی برای طراحان شبکه TSCH خواهد بود و احتمال رخداد بدترین و بهترین شرایط کانال‌های متداخل را در تعداد مشخص شبکه‌های TSCH نشان می‌دهد. در پایان این بخش نیز بنا بر ضرورت یک شبیه‌ساز تداخل برای شبکه‌های TSCH در متلب پیاده‌سازی می‌شود. این شبیه‌ساز باید قادر به شبیه‌سازی هر تعداد از شبکه‌های TSCH در حالت‌های مختلف همزمانی و غیرهمزمانی باشد. کلمات کلیدی: 1- شبکه‌های حسگر بدنی ، 2- استاندارد IEEE 802.15.4 3- حالت زمان شیاربندی شده با پرش فرکانسی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی