پایان نامه ارشد ارائه راهکاری برای ارزیابی قابلیت اطمینان ارائه سرویس های M2M در بستر اینترنت اشیا

چکیده

در زمینه تکنولوژی ارتباطات هرکسی امروزه در مورد پتانسیل فراوان ارتباطات ماشین به ماشین صحبت می نماید و سعی در تصویرسازی این پتانسیل به روش خودشان دارند.کمبود استانداردهای معمول خیلی برای این تکنولوژی نوظهور مضر می‌باشد و این اصلیترین دلیل عدم علاقه برای سرمایه گذاری در این حوزه محسوب می‌شود. با توجه به وجود چندین تکنولوژی متفاوت که هر کدام می توانند بالقوه برای ارتباطات ماشین به ماشین مورد استفاده قرار بگیرند، مطالعه تکنولوژیهای گوناگون و معین کردن الزامات انتخاب یکی به جای دیگری مورد نیاز به نظر می‌رسد.

سیستم عامل اشیا به هم متصل تلاشی چشمگیر در راستای ارائه نوعی استانداردسازی برای ارتباطات ماشین به ماشین است. در حقیقت سیستم عامل اشیا به هم متصل را می‌توان یکی از اولین مراحل به سمت یک سیستم استاندارد شده ماشین به ماشین دانست. سیستم عامل اشیا به هم متصل نقش اساسی در دیدگاه آینده برای ارتباطات ماشین به ماشین دارد و در نتیجه به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. ایده مرتبط کردن هر شیای از طریق اینترنت سبب گشودن درهای جدیدی برای اپراتورهای شبکه مخابراتی و ارائه دهندگان سرویس می‌شود. در نتیجه، تحقیقات مهمی امروزه انجام پذیرفته تا قابلیتهای ارتباطات ماشین به ماشین را به عرصه ظهور برساند. هدف سیستم عامل اشیا به هم متصل فراهم آوردن بستری عام برای ارتباطات اشیا و ابزارهای موبایل است.به هر حال هرتکنولوژی نوینی، چالش‌هایی جدید با خود به همراه می‌آورد که در مورد اینترنت اشیا ملاحظات امنیتی و قابلیت اطمینان پذیری یکی ازآنهاست.قابلیت اطمینان پذیری یک سیستم توسط قابلیت اطمینان پذیری تک تک اجزای آن متصور می‌شود. استفاده از افزونگی به منظور ارتقای قابلیت اطمینان یک سیستم آنقدر که به نظر می‌رسد، جزیی نیست. این موضوع همیشه مورد خطاب در زمینه سود و هزینه خواهد بود.

در این تحقیق سعی شده است که با بررسی جنبه های غیر عملکردی تاثیرگذار بر قابلیت اطمینان پذیری و شناسایی خطاها قابلیت اطمینان پذیری سرویس نمونه مورد ارزیابی قرار گیرد

اهداف کلی

هدف کلی این تحقیق ارائه راهکاری برای ارزیابی قابلیت اطمینان ارائه سرویس های ماشین به ماشین در بستر اینترنت اشیا می‌باشد که در این راه به لزوم بنا نهادن سرویس‌های ماشین به ماشین بر روی بسترهای عام و با تکنولوژی های اصولی و پایه به منظور پاسخگویی به نیازمندی های قابلیت اطمینان پذیری جهت کاربرد فناوری درحال ظهور اینترنتی از اشیا پرداخته می شود که در کاربردهای گوناگون مشکلات فراوان در این زمینه را برطرف ساخته و نیز مزایای جدیدی را در این فرایند معرفی می نماید. در خلال این امر به بررسی جنبه های غیر عملکردی پرداخته می‌شود که هرکدام به نوعی بر قابلیت اطمینان پذیری تاثیر گذارند. برای این منظور نیاز است در مورد پیشنیازهای ابزاری و ساختاری و نیز لزوم به کارگیری آنها در صنعت شناختی حاصل شود و بر این اساس چارچوب موثری ارائه گردد.

اهداف جزئی

شفاف سازی جنبه های گوناگون تضمین سرویس های ماشین به ماشین قابل اطمینان و مدیریت مقیاس پذیری در چنین سرویس هایی نیز می‌تواند به عنوان اهداف جزیی این تحقیق عنوان گردد.

1-5 فرضیه

فاکتورهای دسترس پذیری، زمان پاسخ، تعداد مشتریان، تعداد اشیا، وقفه پیام و میزان داده به ازای هر پیام در اطمینان پذیری سرویس‌هایماشین به ماشین دخالت دارند.

هر جز با نرخ خطای خیلی بالا بر میزان اطمینان پذیری یک سیستم تاثیر گذار است.فقدان استاندارد سازی روند تضمین خدمات را با مشکل روبرو می‌سازد.قابلیت اطمینان پذیری یک سیستم توسط قابلیت اطمینان پذیری تک تک اجزای آن متصور می شود بنابراین افزایش قابلیت اطمینان پذیری اغلب با ورود افزونگی به سیستم همراه خواهد بود.

 تعداد صفحات 194 word

فهرست مطالب

فصل اول کلیات تحقیق.. 1

1-1 مقدمه. 2

1-2 بیان مسئله و سوال تحقیق.. 4

1-3 اهمیت و ضرورت تحقیق.. 6

1-4 اهداف تحقیق.. 10

1-4-1 اهداف کلی.. 10

1-4-2 اهداف جزئی.. 10

1-5 فرضیه. 10

1-6 کاربردهای مورد انتظار از تحقیق.. 11

1-7 جنبه های نوآوری تحقیق.. 11

1-8 روش انجام تحقیق.. 12

فصل دوم مروری ادبیات تحقیق.. 14

2-1 مقدمه. 15

2-2 اینترنت اشیا 16

2-2-1 معماری اینترنت اشیا 19

2-2-2 پروتکل های اینترنتاشیا 22

2-2-3 حوزه های تحت تاثیر اینترنت اشیا 24

2-3 ارتباطات ماشین به ماشین.. 25

2-3-1 سناریو بازار ارتباطات ماشین به ماشین.. 28

2-3-2 معماری مفهومی ارتباطات ماشین به ماشین.. 31

2-3-3 شبکه حسگرها 32

2-3-4 معماری ساختاری یک شبکه حسگر. 35

2-4 ویژگیهای غیر کارکردی ارتباطات ماشین به ماشین.. 46

2-4-1 تعریف مفهومی.. 47

2-4-2 تعریف عملیاتی.. 50

2-5 چالشهای اساسی بر سر راه اطمینان پذیری ارتباطات ماشین به ماشین.. 51

2-6 نمونه سرویس های ماشین به ماشین در بستر اینترنت اشیا 61

2-6-1 سیستم پایش حیوانات اهلی.. 61

2-6-2 اخذ الکترونیکی عوارض بزرگراه ها 70

2-6-3 دروازه تالار دریایی.. 71

2-6-4 کنترل کردن بیماران.. 72

2-6-5 پیش بینی آتش سوزی جنگل.. 74

2-6-6 قرائت اتوماتیک میزان مصرف.. 75

2-6-7 اتوماسیون خانگی.. 77

2-6-8 ردگیری حیوانات وحشی.. 77

2-6-8 پایش ترافیک... 77

2-6-9 شبکه جغرافیایی سراسری.. 78

2-7 اشیا به هم متصل.. 79

2-7-1 معماری بستر خدمات اشیا به هم متصل.. 80

2-7-2 معماری تفصیلی سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 83

2-7-3 نیازمندی های بستر اشیا به هم متصل در راستای جنبه های غیرکارکردی.. 91

2-8 سرویس اخذ الکترونیکی عوارض.... 92

2-8-1 سامانه اخذ الکترونیکی عوارض و جایگاه آن در خدمات حمل و نقل آزادراهی.. 94

2-8-2 راه حل تکنیکی.. 95

2-8-3 اجزای سیستم اخذ الکترونیکی عوارض آزادراه ها 97

فصل سوم روش تحقیق.. 109

3-1 مقدمه. 110

3-2 روش های پژوهش.... 111

3-3 روش های گردآوری اطلاعات.. 114

3-4 جامعه آماری.. 117

3-5 نمونه و روش نمونه گیری.. 118

3-6 روش تجزیه و تحلیل داده ها 118

فصل چهارم توسعه یک سرویس بر روی سیستم عامل اشیا به هم متصل و ارزیابی قابلیت اطمینان پذیری سرویس ها 120

4-1 مقدمه. 121

4-2 سیستم اخذ عوارض الکترونیکی بزرگراه ها بر روی سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 122

4-3 استقرار سایر سرویس ها بر روی سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 129

4-4 قابلیت اطمینان پذیری در حوزه های مختلف ارتباطات ماشین به ماشین.. 130

4-4-1 قابلیت اطمینان در لایه دریافت... 132

4-4-2 قابلیت اطمینان در لایه انتقال.. 136

4-4-3 قابلیت اطمینان در لایه کاربرد. 137

4-6 تضمین قابلیت اطمینان پذیری خدمات.. 146

4-6-1 خطاها 146

4-6-2 عملیات و نگهداری.. 151

فصل پنجم نتیجه گیری و پیشنهادات.. 153

5-1 مقدمه. 154

5-2 خلاصه فصل های قبل.. 154

5-3 نتایج و دستاوردهای حاصل از تحقیق.. 158

5-3-1 فرضیه اول.. 158

5-3-2 فرضیه دوم. 165

5-3-3 فرضیه سوم. 168

5-3-4 فرضیه چهارم. 169

5-4 نتیجه گیری نهایی.. 172

5-5 محدودیت های تحقیق.. 176

5-6 پیشنهادات تحقیقات آتی.. 177

مراجع.. 178

فهرست اشکال

شکل 1-1 ساختار کلی پایان نامه. 22

شکل 2-1 اینترنت اشیا اتصال را فراتر میبرد. 27

شکل 2-2 :معماری آفلاین اینترنت اشیا 29

شکل 2-3: معماری آنلاین اینترنت اشیا 31

شکل 2-4 : نمایی از اتاقی از افراد مختلف با زبانهای گوناگون که نمایانگر حوزه اینترنت اشیا با پروتکل‌های مختلف است    32

شکل 2-5: زنجیره ارزش یک سرویس ماشین به ماشین عام. 34

شکل 2-6 سناریو ارتباطات ماشین به ماشین.. 36

شکل 2-7 : نمونه هایی از خدمات ممکن ماشین به ماشین.. 38

شکل 2-8 معماری مفهومی ارتباطات ماشین به ماشین.. 40

شکل 2-9: معماری شبکه از حسگرها 42

شکل 2-10 : معماری با جزئیات بیشتر از شبکه حسگری عام. 44

شکل 2-11 : شبکه حسگرهای به هم متصل.. 55

شکل 2 -12 انواع توابع مقیاس پذیری.. 58

شکل 2-13 نمایی از تاثیر اینترنت اشیا بر حجم عظیم داده. 63

شکل 2-14 دروازه های در اینترنت اشیا 66

شکل 2-15 نمایی کلی از معماری امروزه تلسپور. 71

شکل 2-16 مقایسه سرویس  عمومی بسته های رادیویی فرکانس خیلی بالا برای تلسپور. 73

شکل 2-17 صفحه وب نمونه با حیوانی به همراه هشدار فعالشده. 74

شکل 2-18 پیش نویسی لز اجزای گوناگون در سیستم تلسپور. 78

شکل 2-19 اجزا هنگام استفاده از فرکانس خیلی بالا. 79

شکل 2-20 پایش سلامت با ارتباطات ماشین ماشین.. 82

شکل 2-21 معماری پروژه فایرباگ... 84

شکل 2- 22 نمایی کلی از معماری قرائت خوان اتوماتیک میزان مصرف ساخته تلنور سینکلوس... 85

شکل 2-23 زیر ساخت ارتباطات شبکه جهانی اطلاعاتی.. 88

شکل 2-24 معماری عام. 89

شکل 2-25 ماژولها در سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 92

شکل 2-26 سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 93

شکل 2-27 زیر ساخت گسترده برای اشیا به هم متصل.. 93

شکل 2-28 معماری دقیق تر اشیا به هم متصل با واسطه های گوناگون.. 95

شکل 2-29 دسته بندی سیستم عامل اشیا به هم متصل ماژولار. 96

شکل 2-31 عملیات سیستم اخذ الکترونیکی عوارض آزادراه ها 105

شکل 2 – 32 نمای دوربین های تشخصی پلاک خودرو در عوارضی.. 108

شکل 2 -33 نمونه برچسب ردفاشگر. 111

شکل 2 –34 تگ ردفاشگر روی شیشه اتومبیل و قرائت گر آن روی ستون کنار جاده. 112

شکل 2 – 35 تعامل میان اجزای سرویس اخذ الکترونیکی عوارض آزاد راه ها 112

شکل 2 – 36 تعامل میان قرائت گر ردفاششگر و آنتن برچب... 113

شکل 2 – 37 نمونه قرائت گر برچسب... 113

شکل 2-  38 عملکرد سیستم اخذ الکترونیک عوارض.... 117

شکل 3 -  1 جنبه های غیر کارکردی تاثیر گذار در قابلیت اطمینان.. 128

شکل 4 -  1 نمای ممکن از سیستم اخذ الکترونیکی عوارض آزاد راه ها بر روی سیستم عامل اشیا به هم متصل   132

شکل4 -  2 معماری ماژولار سیستم اخذ الکترونیکی آزاد را ها بر روی سیستم عامل اشیا 134

شکل 4 -  3 نمایی از داده  ذخیره شده در سرور پایگاه داده عوارضی.. 136

شکل 4 -  4 نمایی از سیستم اخذ الکترونیکی عوارض آزاد راه ها بر روی سیستم عامل اشیا به هم متصل   137

شکل 4 -  5  دیدگاهی منطقی از  حداقل اجزا برای سرویس های ماشین به ماشین شناسایی شده بر بستر سیستم عامل اشیا به هم متصل.. 139

شکل 4 -  6 سه لایه مورد بررسی در قابلیت اطمینان ارتباطات ماشین به ماشین.. 141

شکل 4 -  7 اجزایی که بر قابلیت اطمینان سرویس اخذ الکترونیکی عوارض آزاد راهها در سیستم عامل اشیا به هم متصل تاثیر گذارند. 148

شکل 4 -  8 نمایی از پایگاه داده با تاریخ و زمان ارسال داده ها بعد از قطعی.. 150

شکل 4 -  9 نمایی از پایگاه داده با تاریخ و زمان خوانده شدن اطلاعات بر چسب و ثبت و ارسال آن.. 151

شکل 4 -  10 نمایی از پایگاه داه با تاریخ و زمان خوانده شدن اطلاعات بر چسب و ثبت و ارسال آن.. 152

شکل 4 -  11 نمایی از پایگاه داده برای نشان دادن حداکثر زمان پاسخ.. 153

شکل 4 -  12 نمایی از پایگاه داده برای  نشان دادن حداکثر زمان پاسخ محاسبه شده. 153

شکل 4 -  13 تعداد مشتریان سرویس اخد الکترونیکی عوارض آزاد راه ها 154

شکل 4 – 14 جدول خطای برخی از نقض های ممکن.. 156