رشد فزاینده ی اشیای متصل به اینترنت این سوال را مطرح می سازد که آیا پروتکل های شبکه بندی آماده ی موجود برای پوشش تقاضاهای اینترنت اشیای اجتماعی و سیار کافی می باشند. هدف اینترنت اشیا، اتصال دستگاه های ایستای متصل به برخی زیرساخت های فیزیکی است. با این حال، تحرک، عامل اصلی در زندگی روزمره است و طبیعتا اشیا می توانند حرکت کرده (اینترنت اشیای سیار، IoMT) و گره های اجتماعی (اینترنت اشیای اجتماعی، SIoT) در فضای سایبر – فیزیکی ایجاد کنند. در این راستا، ماتریس سیار (μMatrix) را به عنوان پروتکل مسیریابی ارائه می کنیم که از تخصیص آدرس IPv6 سلسله مراتبی برای انجام مسیریابی هر شی به هر شی و مدیریت تحرک بدون تغییر آدرس گره استفاده می کند. در این روش، تحرک دستگاه در سطح کاربردی بر حسب پیاده سازی IoMT و SIoT و اتخاذ گسترده تر شفاف است. پروتکل دارای تاثیر حافظه پایین، سربار پیام کنترل قابل تنظیم می باشد و به شکست مسیر مسیریابی بهینه دست می یابد. همچنین، بر پایه هیچ سخت افزار ویژه ای برای تشخیص تحرک مانند شتاب سنج نمی باشد. در عوض، از مکانیسم غیرفعالی برای تشخیص اینکه آیا دستگاه حرکت کرده است استفاده می کند. اثبات های تحلیلی را برای پیچیدگی محاسباتی و کارایی μMatrix و همچنین ارزیابی پروتکل بواسطه شبیه سازی ارائه می کنیم. کارایی پروتکل را تحت مدل های تحرک انسانی و غیرانسانی ارزیابی می کنیم. برای تحرک انسان، ردهای تحرک را با استفاده از مدل حرکت منظم گروهی (GRM) با تنظیم پارامترهایش بر اساس ردهای تحرک انسان واقعی تولید کردیم. برای تحرک غیرانسانی، یک مدل تحرک جدیدی ارائه می کنیم که نقطه مسیر تصادفی چرخه ای (CRWP) نامیده می شود، جاییکه گره ها با استفاده از یک نقطه مسیر تصادفی ساده حرکت می کنند و در نهایت، به موقعیت اولیه شان باز می گردند. μMatrix را با سه پروتکل پایه مقایسه کردیم: پروتکل مسیریابی برای شبکه هایی توان کم و پراتلاف (RPL)، RPL مدیریت حرکت (MMRPL) و بردار فاصله مورد تقاضای ادهاک (AODV). نتایج نشان می دهند که μMatrix و RPL دارای تقریبا 99.9% نرخ تحویل پایین به بالا هستند، ولی تنها μMatrix بیش از 95% ترافیک بالا به پایین در سناریوهای سیار و پویا تولید می کند، در حالیکه سایر پروتکل ها کمتر از 75% می باشند. بعلاوه، μMatrix از حداکثر 65% از جدول مسیریابی استفاده می کند، در حالیکه RPL و AODV در تمام سناریوها جدول های مسیریابی شان را به طور کامل پر می کنند که منجر به قابلیت اطمینان بالا به پایین ضعیفی می شود.

کلمات کلیدی: اینترنت اشیا، تحرک، آدرس سلسله مراتبی، پروتکل مسیریابی

Mobile Matrix: Routing under mobility in IoT, IoMT, and Social IoT

Ad Hoc Networks Volume 78, September 2018, Pages 84-98

Abstract

The explosive growth of “things” connected to the Internet (Internet of Things, IoT) raises the question of whether existing ready-to-go networking protocols are enough to cover social and mobile IoT’s demands. IoT aims to interconnect static devices attached to some physical infrastructure. However, mobility is a major factor present in everyday life, and naturally the “things” can move around (Internet of Mobile Things, IoMT) and create social ties (Social IoT, SIoT) in the cyber-physical space. In that context, we present Mobile Matrix (μMatrix), a routing protocol that uses hierarchical IPv6 address allocation to perform any-to-any routing and mobility management without changing a node’s address. In this way, device mobility is transparent to the application level favoring IoMT and SIoT implementation and broader adoption. The protocol has low memory footprint, adjustable control message overhead, and it achieves optimal routing path distortion. Moreover, it does not rely on any particular hardware for mobility detection (a key open issue), such as an accelerometer. Instead, it uses a passive mechanism to detect that a device has moved. We present analytic proofs for the computational complexity and efficiency of μMatrix, as well as an evaluation of the protocol through simulations. We evaluate the protocol performance under human and non-human mobility models. For human mobility, we generated mobility traces using Group Regularity Mobility (GRM) Model, setting its parameters based on real human mobility traces. For the non-human mobility, we propose a new mobility model, to which we refer as Cyclical Random Waypoint (CRWP), where nodes move using a simple Random Waypoint and, eventually, return to their initial position. We compared μMatrix with three baseline protocols: Routing Protocol for low-power and lossy networks (RPL), Mobility Management RPL (MMRPL), and Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV). The results show that μMatrix and RPL offer ≈ 99.9% of bottom-up delivery rate, but only μMatrix offer ≥ 95% of top-down traffic in highly dynamic and mobile scenarios, while other protocols ≤ 75%. Moreover, μMatrix uses up to 65% of the routing table while RPL and AODV fulfill theirs in all scenarios, which leads to poor top-down and any-to-any reliability.

Keywords: Internet of Things, Mobility, Hierarchical address, Routing protocol

• قبلی
• بعدی