دانشجو آرمان سان احمدی دانشجوی دکتر محمد عبداللهی ازگمی مورخ : ۱۴۰۳/۱۱/۰۱ ساعت : ۱۶:۳۰ از رساله دکتری خود با عنوان "مدلسازی صوری و ارزیابی کمّی ویژگیهای کیفی اینترنت اشیاء مبتنی بر شبکههای پتری تصادفی " دفاع خواهند نمود. |
ارائه دهنده:
آرمان سان احمدی
استاد راهنما:
دکتر محمد عبداللهی ازگمی
استاد مشاور:
دکتر شیدرخ گودرزی
هیات داوران:
دکتر علی موقر
دکتر احمد خونساری
دکتر احمد اکبری ازیرانی
دکتر زینب موحدی
زمان ۱ بهمن ماه ۱۴۰۳
ساعت: ۱۶:۳۰
مکان : دانشکده کامپیوتر، اتاق دفاعیه دکتری
چکیده پایان نامه :
امروزه سیستمهای اینترنت اشیاء (IoT) در حوزههای مختلفی کاربردهای متنوعی دارند. از اینرو، ارزیابی کیفیت خدمت (QoS) آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است. تاکنون روشهای مدلسازی و ارزیابی مختلفی ارائه شده است. امّا سیستمهای اینترنت اشیاء دارای ویژگیهای خاصی هستند که مدلسازی آنها با روشهای موجود، پیچیده و در برخی موارد غیرممکن است. از جمله این ویژگیها میتوان به وابستگی به منبع انرژی، تحرّک، همروندی و تعامل نام برد. بنابراین انگیزه اصلی این پژوهش این بوده است که یک روش مدلسازی صوری مناسب برای این سیستمها معرفی شود که شامل مفاهیم اولیه اختصاصی مطابق با ویژگیهای فوق بوده و کماکان ارزیابی کمّی مدلها میسر باشد.
هدف اصلی این پژوهش، ارائه روشهای صوری برای مدلسازی و ارزیابی کمّی سیستمهای اینترنت اشیاء بر پایه شبکههای پتری تصادفی (SPNs) بوده است. بهمنظور رسیدن به این هدف، در گام نخست به مطالعه و شناسایی ویژگیهای این سیستمها و چالشهای مدلسازی این حوزه پرداخته شده است. در گام دوم، مدلهای صوری پیشنهاد شده است که هر یک از این مدلها به پوششدهی یکی از چالشهای مدلسازی این حوزه متمرکز بوده است. در گام سوم، روشها و ابزار مدلسازی و ارزیابی بر اساس مدلهای پیشنهادی ارائه شده است. در نهایت، از این مدلها و ابزار نرمافزاری در مطالعات موردی در حوزه اینترنت اشیاء استفاده شده است.
در این رساله از شبکههای پاداش تصادفی (SRNs) که یکی از بسطهای شبکه پتری تصادفی است، به عنوان مدل صوری پایه استفاده شده است. دو مدل صوری با نامهای اختصاری SB-SRN و MSRN پیشنهاد شده است که به ترتیب به حل چالش مدیریت منابع انرژی و تحرّک پرداختهاند. در ادامه یک مدل نهایی با نام اختصاری MPSRN پیشنهاد شده است که تمامی چالشهای مورد نظر در این حوزه را بهصورت توأمان پوشش میدهد. در این مدلها، مفاهیم اولیه مورد نیاز، منطبق با ویژگیهای سیستمهای اینترنت اشیاء وجود دارد و استفاده از این مفاهیم اولیه، مدلسازی این سیستمها را تسهیل کرده است. تعاریف صوری مربوط به مدلهای پیشنهادی و روشهای ارزیابی آنها، در این رساله ارائه شده است. این مدلها قابلیت ارزیابی کمّی ویژگیهای کیفی سیستمهای اینترنت اشیاء را دارا هستند و برای این منظور یک ابزار مدلسازی و ارزیابی با نام PNDE توسعه داده شده است. به منظور نشان دادن سودمندی مدلهای پیشنهادی، جزئیات و نتایج مطالعات موردی با استفاده از این مدلها و ابزار پیشنهادی، در رساله آمده است. نتایج حاصله بر اساس سناریوهای مختلف، قابلیت ارزیابی کمّی و تطبیقپذیری مدلها را با سیستمهای اینترنت اشیاء نشان میدهد
Abstract
Today, Internet of Things (IoT) systems have numerous applications across different fields. As a result, evaluating their quality of service (QoS) is particularly significant. Up to this point, various modeling and evaluation methods have been proposed. However, IoT systems possess unique characteristics that are complex and, in some instances, cannot be effectively modeled using existing methods. These characteristics include reliance on energy sources, mobility, concurrency, and interaction. Hence, the primary motivation behind this research was to introduce an appropriate formal modeling method for these systems that incorporates specific initial concepts aligned with the aforementioned features, while also allowing for a quantitative evaluation of qualitative attributes.
The primary aim of this research was to deliver formal methods for modeling and quantitative evaluation of Internet of Things systems utilizing stochastic Petri nets (SPNs). To accomplish this objective, the initial step involved studying and identifying the characteristics of these systems and the challenges associated with modeling in this domain. In the second step, formal models were proposed, with each model specifically addressing one of the modeling challenges in this area. The third step presented modeling and evaluation methods and tools based on the proposed models. Ultimately, these models and software tools were applied in case studies within the Internet of Things field.
In this thesis, stochastic reward networks (SRNs), which are an extension of the stochastic Petri net, are utilized as the primary formal model. Two formal models, abbreviated as SB-SRN and MSRN, have been proposed to address the challenges of energy resources and mobility, respectively. Subsequently, a final model referred to as MPSRN has been introduced, which integrates all the challenges in this field in a combined manner. These models incorporate essential basic concepts corresponding to the characteristics of Internet of Things systems, and the use of these fundamental concepts has facilitated the modeling process of these systems. The formal definitions related to the proposed models and their evaluation methods are presented in this thesis. These models possess the capability to quantitatively evaluate the qualitative attributes of Internet of Things systems, and for this purpose, a modeling and evaluation tool named PNDE has been developed. To demonstrate the usefulness of the proposed models, the details and results of the case studies employing these models and the proposed tools are provided in the thesis. The results obtained from various scenarios illustrate the capability for quantitative evaluation and the adaptability of the models to Internet of Things systems.
|