نوقشت رسالة الماجستير الموسومة:
“Prposed Model to Handle Node Failure in Wireless Sensor Network”
التي اعدها السيد مصطفى خالد مزعل، طالب الماجستير في قسم الهندسة الكهربائية – كلية الهندسة / جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الهندسة الكهربائية وبإشراف الاستاذ المساعد الدكتور ضياء جاسم كاظم يوم الثلاثاء المصادف 23/12/2014.تكونت لجنة المناقشة من الاستاذ الدكتور نصر نافع خميس رئيساُ وعضوية الاستاذ المساعد الدكتور صادق جاسم ابو اللوخ والمدرس الدكتور محمود عبد القادر عبد الستار.
خلاصة اطروحة الطالب هي كما يلي:
شبكة الاستشعار اللاسلكية تضم العديد من عقد الاستشعار المنخفضة التكلفة ومنخفضة ألطاقة , من المحتمل ان تفشل هذه العقد في التواصل مع بعضها البعض وفقاً لبعض الأسباب منها : عمر البطارية ، أحداث غير مسيطر عليها، أو أية اعمال في البيئة المحيطه الأمر الذي يؤدي الى تقسيم الشبكه وتقليل جودة الخدمة (QoS) وكذلك كفاءة وموثوقية الشبكة بأكملها. الدافع لهذا العمل هو كشف هذه الأعطال باستخدام ثلاثة مناهج بالنسبة الى نموذجين مقترحين للشبكة : نموذج ذو توزيع عشوائي ونموذج حقيقي .
بدايةّ، مناقشة وتحقيق نهج التمركز في شبكة الأستشعار اللاسلكية بأستخدام أربعة أساليب تقليدية لكشف العقد الأستشعارية الفاشله، التي هي: متجه المسافة (DV-Hop)، زاوية الوصول (AoA)، وقت الوصول (ToA) و مؤشر قوة أستلام الأشارة (RSSI). يتم تحليل هذه الأساليب وتنفيذها لثلاثة مناطق مختلفة ولكل منها ثلاثة أعداد من العقد الأستشعارية. هذه الأساليب يتم تنفيذها بأستخدام لغة البرمجة (MATLAB®). ثانياً، نوقشت ونفذت طريقة كشف الخطأ المعروفة التي تسمى كشف الأخطاء المتوزعة (DFD) بواسطة لغة البرمجة (MATLAB®) كذلك، وتطوير أسلوب جديد من هذا الأسلوب سُمّيَ (MDFD) للتغلب على عيوب أسلوب (DFD).
في النهاية، تم أستغلال ميزة التواصل بين العقد الأستشعارية مع بعضها البعض ضمن الشبكة نفسها بأستخدام بروتوكولي MAC القياسيين: SMAC و TMAC، ثم اقتراح بروتوكول جديد سُمّيَ بروتوكول MMAC لتحسين أهم العوامل المؤثرة للبروتوكولين القياسيين مثل حفظ الطاقة والكمون. تم التحقق من أداء عمل هذه البروتوكولات الثلاثة ومحاكاتها بإستخدام نموذج حقيق لمدينة الكاظمية المقدسة، بغداد، العراق بواسطة Castalia 3.2 وتم تصميم وتنفيذه هذه البروتوكولات بإستخدام تطبيقات iOS بواسطة برنامج XCode للمستشعرات في التطبيقات العامة وبالخصوص مستشعرات كشف المتفجرات، مستشعر X3 ®Fido تم أقتراحه لمثل هذا التطبيق.
نتائج العمل المعروضة لأساليب التمركزDV-Hop, ToA, AoA و RSSI أثبتت قدرتها على تمركز عقد المستشعرات الفاشلة لكن مع نسبة أخطاء غير عملية تصل الى 23% في النتائج بالنسبة الى المناهج الأخرى، وحمل الأضافي يؤثر على الشبكه عند تنفيذ برامج التمركز منفصلة قبل كل عملية كشف للعقد الفاشلة.
منهج DFD المطبق مع شبكة الأستشعار اللاسلكية المتجانسة تتضمن نوع واحد من المستشعرات، نسبة خطأها يبدأ من 25% لثلاث عقد أستشعارية بسبب التحديدات في خوارزميتها بأستخدام نصف عقد الاستشعار المجاورة، قُلِّصتْ بأستخدام خوارزمية أسلوب MDFD والتي أخذت بنظر اعتبارها كل عقد الأستشعار المجاورة لكشف عقدة الأستشعار الفاشلة وصولاً الى كشف متكامل مع وجود تفاوت كموني.
أُستخدم منهج MAC بصورة عامة في شبكات عقد الأستشعار المتجانسة وغير المتجانسة، هذا النهج أفضل من نهج التمركز لعدم حاجتها ألى أجهزة اضافية لكشف العقد الفاشلة؛ هو كذلك أفضل من نهج DFD لأنه قابل للتطبيق في شبكات الأستشعار اللاسلكية المتجانسة وغير المتجانسة.
بروتوكولات MAC الثلاثة نجحت في كشف العقد الأستشعارية الفاشلة، لكن SMAC و TMAC كان لديها تفاوت في حفظ الطاقة والكمونية، في حين SMAC أقل أستهلاكاً للطاقة (69.62% من TMAC)، بينما TMAC أقل كمونية (27.58% من SMAC). MMAC يشترك في فوائد كل من SMAC و TMAC وهو أقل أستهلاكاً للطاقة من SMAC بنسبة 54.16% وأقل كمونية من TMAC بـ76.19% عندما تكون نسبة معامل القسمة m تتراوح بين 1 الى 5.
“Prposed Model to Handle Node Failure in Wireless Sensor Network”
التي اعدها السيد مصطفى خالد مزعل، طالب الماجستير في قسم الهندسة الكهربائية – كلية الهندسة / جامعة بغداد كجزء من متطلبات نيل درجة الماجستير في علوم الهندسة الكهربائية وبإشراف الاستاذ المساعد الدكتور ضياء جاسم كاظم يوم الثلاثاء المصادف 23/12/2014.تكونت لجنة المناقشة من الاستاذ الدكتور نصر نافع خميس رئيساُ وعضوية الاستاذ المساعد الدكتور صادق جاسم ابو اللوخ والمدرس الدكتور محمود عبد القادر عبد الستار.
خلاصة اطروحة الطالب هي كما يلي:
شبكة الاستشعار اللاسلكية تضم العديد من عقد الاستشعار المنخفضة التكلفة ومنخفضة ألطاقة , من المحتمل ان تفشل هذه العقد في التواصل مع بعضها البعض وفقاً لبعض الأسباب منها : عمر البطارية ، أحداث غير مسيطر عليها، أو أية اعمال في البيئة المحيطه الأمر الذي يؤدي الى تقسيم الشبكه وتقليل جودة الخدمة (QoS) وكذلك كفاءة وموثوقية الشبكة بأكملها. الدافع لهذا العمل هو كشف هذه الأعطال باستخدام ثلاثة مناهج بالنسبة الى نموذجين مقترحين للشبكة : نموذج ذو توزيع عشوائي ونموذج حقيقي .
بدايةّ، مناقشة وتحقيق نهج التمركز في شبكة الأستشعار اللاسلكية بأستخدام أربعة أساليب تقليدية لكشف العقد الأستشعارية الفاشله، التي هي: متجه المسافة (DV-Hop)، زاوية الوصول (AoA)، وقت الوصول (ToA) و مؤشر قوة أستلام الأشارة (RSSI). يتم تحليل هذه الأساليب وتنفيذها لثلاثة مناطق مختلفة ولكل منها ثلاثة أعداد من العقد الأستشعارية. هذه الأساليب يتم تنفيذها بأستخدام لغة البرمجة (MATLAB®). ثانياً، نوقشت ونفذت طريقة كشف الخطأ المعروفة التي تسمى كشف الأخطاء المتوزعة (DFD) بواسطة لغة البرمجة (MATLAB®) كذلك، وتطوير أسلوب جديد من هذا الأسلوب سُمّيَ (MDFD) للتغلب على عيوب أسلوب (DFD).
في النهاية، تم أستغلال ميزة التواصل بين العقد الأستشعارية مع بعضها البعض ضمن الشبكة نفسها بأستخدام بروتوكولي MAC القياسيين: SMAC و TMAC، ثم اقتراح بروتوكول جديد سُمّيَ بروتوكول MMAC لتحسين أهم العوامل المؤثرة للبروتوكولين القياسيين مثل حفظ الطاقة والكمون. تم التحقق من أداء عمل هذه البروتوكولات الثلاثة ومحاكاتها بإستخدام نموذج حقيق لمدينة الكاظمية المقدسة، بغداد، العراق بواسطة Castalia 3.2 وتم تصميم وتنفيذه هذه البروتوكولات بإستخدام تطبيقات iOS بواسطة برنامج XCode للمستشعرات في التطبيقات العامة وبالخصوص مستشعرات كشف المتفجرات، مستشعر X3 ®Fido تم أقتراحه لمثل هذا التطبيق.
نتائج العمل المعروضة لأساليب التمركزDV-Hop, ToA, AoA و RSSI أثبتت قدرتها على تمركز عقد المستشعرات الفاشلة لكن مع نسبة أخطاء غير عملية تصل الى 23% في النتائج بالنسبة الى المناهج الأخرى، وحمل الأضافي يؤثر على الشبكه عند تنفيذ برامج التمركز منفصلة قبل كل عملية كشف للعقد الفاشلة.
منهج DFD المطبق مع شبكة الأستشعار اللاسلكية المتجانسة تتضمن نوع واحد من المستشعرات، نسبة خطأها يبدأ من 25% لثلاث عقد أستشعارية بسبب التحديدات في خوارزميتها بأستخدام نصف عقد الاستشعار المجاورة، قُلِّصتْ بأستخدام خوارزمية أسلوب MDFD والتي أخذت بنظر اعتبارها كل عقد الأستشعار المجاورة لكشف عقدة الأستشعار الفاشلة وصولاً الى كشف متكامل مع وجود تفاوت كموني.
أُستخدم منهج MAC بصورة عامة في شبكات عقد الأستشعار المتجانسة وغير المتجانسة، هذا النهج أفضل من نهج التمركز لعدم حاجتها ألى أجهزة اضافية لكشف العقد الفاشلة؛ هو كذلك أفضل من نهج DFD لأنه قابل للتطبيق في شبكات الأستشعار اللاسلكية المتجانسة وغير المتجانسة.
بروتوكولات MAC الثلاثة نجحت في كشف العقد الأستشعارية الفاشلة، لكن SMAC و TMAC كان لديها تفاوت في حفظ الطاقة والكمونية، في حين SMAC أقل أستهلاكاً للطاقة (69.62% من TMAC)، بينما TMAC أقل كمونية (27.58% من SMAC). MMAC يشترك في فوائد كل من SMAC و TMAC وهو أقل أستهلاكاً للطاقة من SMAC بنسبة 54.16% وأقل كمونية من TMAC بـ76.19% عندما تكون نسبة معامل القسمة m تتراوح بين 1 الى 5.
