ارائه روشی برای دریافت داده‌ی حسگر بی‌سیم توسط مشتری وب از طریق دروازه اینترنت اشیاء مبتنی بر پروتکل CoAP
الموضوعات :
محمدرضا نیک‌سرشت
1
(دانشگاه آزاد اسلامِی واحد بوئین زهرا)
حميد حاج سيدجوادي
2
(دانشگاه شاهد)
مهدی ملامطلبی
3
(دانشگاه آزاد اسلامی بوئین زهرا)
الکلمات المفتاحية: اینترنت اشیاCoAPLoWPAN6چندگامیمصرف انرژی215.4IEEEکاهش ترافیکتجمیع,
ملخص المقالة :
پیشرفت فناوری در حوزه شبکه‌های حسگر بی‌سیم و امکان استفاده از پروتکل اینترنت در اشیای کوچک با منابع محدود (مانند حسگرها)، چشم‌انداز اینترنت را تغییر داده است. نحوه تعامل و روش‌های تبادل اطلاعات یکی از چالش‌های دنیای اینترنت اشیا است. استانداردهای LoWPAN6 و CoAP جهت استفاده از پروتکل‌های تحت وب در شبکه‌های حسگر پراتلاف و کم‌توان (LLN) ارائه شده‌اند. پشته پروتکل LoWPAN/CoAP6 دسترسی به شبکه حسگر را از طریق پروتکل‌های وب امکان‌پذیر می‌کند. این امر، توسعه برنامه‌های کاربردی روی شبکه حسگر و دسترسی به آنها توسط اینترنت را تسهیل می‌نماید. هر کدام از لایه‌های پشته پروتکل LoWPAN/CoAP6، میزانی سربار بر پیام‌های تبادل‌شونده تحمیل می‌کنند و سربار داده ناشی از آن، در شبکه‌های چندگامی، مصرف انرژی را تشدید می‌کند. در این مقاله، روشی جهت کاهش سربار تحمیلی به بسته‌های کوچک و متوسط در شبکه‌های چندگامی مبتنی بر LoWPAN/CoAP6 با استفاده از زمان‌بندی و تجمیع بسته‌های CoAP روی گره‌های حسگر آمده است. جهت حصول اهداف تحقیق، تمهیداتی نظیر رده‌بندی درخواست‌ها/ پاسخ‌های CoAP از لحاظ اولویت ارسال در شبکه (مشخص‌سازی حداکثر تأخیر مجاز)، مدیریت زمان‌بندی و تجمیع پیام‌های دریافتی روی گره‌های حسگر (بر اساس حداکثر تأخیر مجاز هر کدام) و بازشدن پیام‌های تجمیع‌شده در مقصد انجام گرفته است. نتایج ارزیابی روش پیشنهادی، حاکی از کاهش مصرف انرژی و ترافیک شبکه برای کاربردهایی نظیر نظارت در شبکه‌های چندگامی مبتنی بر پشته پروتکل LoWPAN/CoAP6 است.
[1] E. T. Winter and E. P. Thubert, "RFC 6550 RPL: IPv6 routing protocol for low-power and lossy networks," IETF Stand. Track, 2012.
[2] W. Colitti, K. Steenhaut, N. De Caro, B. Buta, and V. Dobrota, "Evaluation of constrained application protocol for wireless sensor networks," in Proc. 18th IEEE Work. Local Metrop. Area Networks, LANMAN’11, 6 pp., Chapel Hill, NC, USA, 13-14 Oct. 2011.
[3] Z. Shelby, K. Hartke, and C. Bormann, RFC 7252 The Constrained Application Protocol (CoAP), Rfc 7252, p. 112, 2014.
[4] W. Li-Hong, T. Hai-Kun, and Y. G. Hua, "Sensors access scheme design based on internet of things gateways," in Proc. Fifth Int. Conf. Intell. Syst. Des. Eng. Appl., pp. 901-904, Hunan, China, 15-16 Jun.. 2014.
[5] M. Castro, A. J. Jara, and A. F. Skarmeta, "Enabling end-to-end CoAP-based communications for the web of things," J. Netw. Comput. Appl., vol. 59, no. C, pp. 230-236, Jan. 2014.
[6] H. Kuo, "Design and implementation of light-weight smart home gateway for social web of things," in Proc. 6th Int. Conf. on Ubiquitous and Future Networks, ICUFN'14, pp. 425-430, Shanghai, China, 8-10 Jul. 2014.
[7] R. Minerva, A. Biru, and D. Rotondi, "Towards a definition of the internet of things (IoT)," IEEE Internet Things, Rev. 1, 2017.
[8] A. Ludovici and A. Calveras, "A proxy design to leverage the interconnection of CoAP wireless sensor networks with web applications," Sensors, vol. 15, no. 1, pp. 1217-1244, Jan. 2015.
[9] T. Leva, O. Mazhelis, and H. Suomi, "Comparing the cost-efficiency of CoAP and HTTP in web of things applications," Decis. Support Syst., vol. 63, pp. 23-38, Oct. 2014.
[10] C. Bormann, A. P. Castellani, and Z. Shelby, "CoAP: an application protocol for billions of tiny internet nodes," IEEE Internet Comput., vol. 16, no. 2, pp. 62-67, Mar./Apr. 2012.
[11] C. Science, "Toward the Internet of things tpplication and management: a Practical approach, in Proc of IEEE Int. Symp. on a World of Wireless, Mobile and Multimedia Networks, Sydney, NSW, Australia, 19-19 Jun. 2014.
[12] I. Ishaq, et al., "IETF standardization in the field of the internet of things (IoT): a survey, J. Sens. Actuator Netw., vol. 2, no. 2, pp. 235-287, 2013.
[13] M. Laine, "RESTful Web Services for the Internet of Things," pp. 2-4.
[14] I. Standard and I. C. Society, "Local and metropolitan area networks-Part 15. 4: low-rate wireless personal area networks (LR-WPANs) IEEE Computer Society," vol. 2011, no. September, 2011.
[15] A. Al-Fuqaha, M. Guizani, M. Mohammadi, M. Aledhari, and M. Ayyash, "Internet of things: a survey on enabling technologies, protocols and applications," IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 4, no. 99, pp. 2347-2376, Fourth Quarter 2015.
[16] N. S. Bhat, "Design and implementation of IEEE 802.15.4 Mac protocol on FPGA," pp. 4-8, 2011.
[17] S. and C. B. Zach, 6LoWPAN: The Wireless Embedded Internet. 2011.
[18] G. Mulligan, "The 6LoWPAN architecture," 6LoWPAN Work. Gr. Internet Eng. Task Force, p. 78, 2007.
[19] "ARM IoT Tutorial CoAP: The web of things protocol," 2014. [Online]. Available: https://community.arm.com/servlet/JiveServlet/previewBody/8633-102-2-15471/ARM CoAP Tutorial April 30 2014.pdf. [Accessed: 04-Aug-2016].
[20] M. Kovatsch, S. Duquennoy, and A. Dunkels, "A low-power CoAP for Contiki," in Proc. 8th IEEE Int. Conf. Mob. Ad-hoc Sens. Syst. MASS.11, pp. 855-860, Valencia, Spain, 17-22 Oct. 2011.
[21] W. Colitti, K. Steenhaut, and N. De Caro, "Integrating wireless sensor networks with the web," in Proc. Conf. Inf. Process. Sens. Networks, IP+ SN'11, pp. 2-6, Chicago, IL, USA, 12–14 Apr. 2011.
[22] S. Duquennoy, N. Wirstrom, N. Tsiftes, and A. Dunkels, "Leveraging IP for Sensor Network Deployment," Sics.Se, 2011.
[23] S. Elias and S. Shivashankar, "A REST based design for web of things in smart environments," in Proc. 2nd IEEE Int. Conf. on Parallel, Distributed and Grid Computing, pp. 337-342, Solan, India, 6-8 Dec. 2012.
[24] W. Colitti, K. Steenhaut, N. De Caro, B. Buta, and V. Dobrota, "REST enabled wireless sensor networks for seamless integration with web applications," in Proc. IEEE Eighth Int. Conf. Mob. Ad-Hoc Sens. Syst., pp. 867-872, Valencia, Spain, 17-22 Oct. 2011.
[25] Y. Park, N. T. Dinh, and Y. Kim, "A network monitoring system in 6LoWPAN networks," in Proc. 4th Int. Conf. Commun. Electron. ICCE11, pp. 69-73, Hue, Vietnam, 1-3 Aug. 2012.
[26] O. Bergmann, K. T. Hillmann, and S. Gerdes, "A CoAP-gateway for smart homes," in Proc. Int. Conf. Comput. Netw. Commun. ICNC'12, pp. 446-450, Maui, HI, USA, 30 Jan.-2 Feb. 2012.
[27] J. Melorose, R. Perroy, and S. Careas, "Conditional observe in CoAP draft-li-core-conditional-observe-05," Internet-Draft, vol. 5, 2014.
[28] D. Sacramento and N. Correia, "Aggregation and scheduling in CoAP/observe based wireless sensor networks," in Proc. IEEE Int. Conf. on Communications, ICC'15, pp. 2263-2269, London, UK, 8-12 Jun. 2015.
[29] M. R. Palattella, et al., "Standardized protocol stack for the internet of (important) things," IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 15, no. 3, pp. 1389-1406, Third Quarter 2013.
[30] -, An Introduction to Cooja, [Online]. Available: https://github.com/contiki-os/contiki/wiki/An-Introduction-to-Cooja. [Accessed: 04-Mar-2017].
[31] "Contiki.org," [Online]. Available: http://www.contiki-os.org/index.html. [Accessed: 11-Sep-2016].
[32] C. Lerche, K. Hartke, and M. Kovatsch, "Industry adoption of the internet of things: a constrained application protocol survey," in Proc. IEEE Int. Conf. Emerg. Technol. Fact. Autom., ETFA'12, 6 pp., Krakow, Poland, 17-21 Sept. 2012.
[33] M. Amiri, Measurements of Energy Consumption and Execution Time of Different Operations on Tmote Sky Sensor Motes, Ph.D. Thesis, p. 46, 2010.
