آقای حسین مومنی دانشجوی دکترای جناب آقای دکتر محسن شریفی روز یکشنبه مورخ 4/4/91 ساعت 15در اتاق 106 واقع در طبقه اول دانشکده مهندسی کامپیوتر از رساله دکترای خود تحت عنوان زمانبندی و انتساب وظایف در شبکه های حسگر عملگر بی سیم در پشتیبانی از کاربردهای بی درنگ دفاع خواهند نمود.

چکیده پایان نامه:

  شبکه­های حسگر عملگر بی­سیم به دلیل وجود گره­های عملگر در محیط، بستر مناسبی برای پیاده­سازی کاربردهای بی­درنگی همچون نظارت هوشمند محیطی، کنترل میدان جنگ و عملیات امداد و نجات می­باشند. گره­های عملگر با دریافت اطلاعات رویدادها توسط گره­های حسگر، پاسخ مناسبی در قالب وظایف به آن رویدادها خواهند داد. با توجه به ماهیت بی­درنگ کاربردهای این نوع شبکه­ها، ارائه­ی راه­حل­های بی­درنگ برای انجام وظایف و تضمین رعایت موعد آنها، اهمیت حیاتی داشته و عملکرد این نوع کاربردهای کنترلی حساس به زمان را بهبود می­بخشد. با توجه به محدودیت توان محاسباتی و ارتباطی این نوع شبکه­ها، خصوصا انرژی محدود گره­های حسگر و عملگر از یک سو و نیز پراکندگی جغرافیایی رویداد­ها و موقعیت عملگرها از سوی دیگر، اهمیت انتخاب بهترین عملگرها برای انتساب وظایف و اجرای آنها را طی موعدشان بخوبی مشخص می­گردد. در این رساله، راهکاری برای توزیع وظایف بی­درنگ بین عملگرهای شبکه­های حسگر عملگر بی­سیم ارائه می­نمائیم که برای کاربردهای بی­درنگ سخت، رعایت موعد اجرای وظایف را تضمین نماید. بدین منظور مدل زمانبندپذیری بی­درنگ را معرفی می­کنیم که معیارهای مهم توازن بارکاری، پایداری و قابلیت پاسخگویی عملگرها را در نظر می­گیرد. به منظور تحلیل زمانبندپذیری وظایف، مدل صوری دسترس­پذیری را با استفاده از جبر فرآیندی ارائه می­دهیم. در ادامه­ی رساله و با بهره­گیری از مدل زمانبندپذیری پیشنهادی، راهکار توزیع وظایف را در شبکه­های حسگر عملگر بی­سیم ارائه می­نمائیم. در این راهکار، پروتکل پیشنهادی انتساب وظایف بی­درنگ به کمک رهیافت مزایده، بهترین عملگرهای محیط را برای انتساب وظایف انتخاب می­نماید. از آن­جاکه یکی از معیارهای مهم برای انتخاب گره­های عملگر، انرژی آنها می­باشد، پروتکل پیشنهادی محاسبه­ی انرژی، انرژی باقیمانده­ی عملگرها را در فرآیند مزایده به دست می­آورد. پس از انتخاب عملگرهای مناسب و انتساب وظایف به آنها، در نهایت پروتکل پیشنهادی زمانبندی وظایف به صورت آگاه از زمینه، وظایف گره­های عملگر را زمانبندی می­نماید. نتایج به دست آمده از شبیه سازی راهکار توزیع وظایف، نمایانگر افزایش نسبت برخورد موعد اجرای وظایف، برقراری توازن بارکاری عملگرها و افزایش طول عمر گره­های عملگر شبکه نسبت به سایر تحقیقات مشابه است. در بحث درستی­یابی مدل زمانبندپذیری و پروتکل­های پیشنهادی، ویژگی­های ایمنی، زنده بودن محدود و عدم وجود بن­بست مدنظر بوده است که به کمک روش بررسی مدل و آتوماتای زمانی برقراری این ویژگی­ها را اثبات نموده­ایم. از مهمترین کارهای آتی، توزیع وظایفی است که اجرایشان به­هم وابسته بوده و مکان رویداد مرتبط با این وظایف در شبکه­های حسگر عملگر بی­سیم متحرک می­باشند.

  واژه‌های کلیدی: شبکه­ی حسگر عملگر بی­سیم، زمانبندی وظایف، زمانبندپذیری، توزیع وظایف، انتساب وظایف، بارکاری، بی­درنگ، موعد، مزایده، آتوماتای زمانی.

  Abstract:
Due to existence of actor nodes in environment, Wireless Sensor-Actor Networks (WSANs) are useful for real-time applications such as environmental monitoring, battlefield surveillance and rescue operations. Sensor nodes gather events information and actor nodes response to these events as acting tasks. Since real-timeliness is an important issue in WSANs, real-time solution proposition improve the functionality of critical appliacation and guarantee that tasks of an application meet their deadlines. WSANs have limited computation and communication resources especially on energy of actor nodes, hence selection of cost-effective actor nodes is important and garantees that deadline of tasks are met. In this dissertation, we propose task distribution approach among actor nodes such that guarantee tasks deadlines for hard real-time applications. For this purpose, we propose a real-time schedulability model such that considers workload balancing, responsiveness and stability of actor nodes. To schedulability analysis, we introduce reachability model formally using process algebra. Based on this schedulability model, we propose an auction-based task distribution approach and introduce three protocol namely Distributed Effective Real-time Auction Protocol (DERAP), Energy Calculation Protocol (ECaP) and Context-aware Task Scheduling Protocol (CaTSP). DERAP solves the task assignment problem in WSANs considering tasks’ deadlines, distances between actors and the event area, the remaining energies of actors and the current workloads of actors, as a cumulative criterion to determine a cost-effective set of actors using their bids in an auction. ECaP calculates the bid of each participating actor in the auction. The bid is considered as the remaining energy of the actor. CaTSP schedules tasks assigned to each actor based on the context of the actor as well as the deadlines of the tasks assigned to the actor. Finally, we present a framework based on timed automata to verify our proposed model and protocols. Based on this model checking technique we analyze and prove bounded liveness, deadlock-freeness, and correctness. Distribution of dependent tasks for mobile event areas in WSANs is considered as a future work.

  Keywords: Auction, Protocol, Real-Time, Response Time, Task Assignment, Task Distribution, Task Scheduling, Timed Automata, Verification, Workload, Wireless Sensor Actor Network.

  ارائه­دهنده:

  حسین مومنی

 momeni@iust.ac.ir

  استاد راهنما:

 دکتر محسن شریفی

  هیات داوران:

  1- دکتر علی موقر رحیم آبادی2 -دکتر حمید حاج سید جوادی 3- دکتر مصطفی حق جو

  4- دکتر عادل ترکمان رحمانی 5-دکتر بهروز مینایی

  زمان : یکشنبه 4 تیرماه 1391

  ساعت 15

  مکان: دانشکده مهندسی کامپیوتر- طبقه اول- کلاس 106

  از اساتید بزرگوار، دانشجویان گرامی و دیگر متخصصان و علاقه مندان به موضوع دفاعیه دعوت
می شود با حضور خود موجبات غنای علمی و ارتقای کیفی را فراهم سازند.

  دانشکده مهندسی کامپیوتر مدیریت تحصیلات تکمیلی