Hücresel ağlarda nesnelerin interneti ve röle cihazlar arasında imza tabanlı ve enerji verimli cihaz keşfi protokolü

Abstract

IoT cihazlarını internete bağlayacak ağlardan biri hücresel ağlardır. 3. Nesil Ortaklık Projesi (3GPP), hücresel ağlarda IoT cihazlarının röle aygıtlar aracılığıyla ağa bağlandığı bir bağlantı modeli önerir. Cihazların enerji kısıtlamaları, gezginliği ve keşif mesajlarının çakışması nedeniyle bu modelde cihazların aralıklı olarak uyuyup uyanarak cihaz keşfi görevini minimum enerji tüketimi ile gerçekleştirmesi önemlidir. Literatürdeki cihaz keşif protokollerinde, cihazlar periyodik olarak komşu aygıtları aramaları gerektiğinden, bu yöntemler enerji verimliliği açısından 3GPP'nin bahsi geçen bağlantı modeli için uygun değildir. Bu çalışmada, Zadoff-Chu dizilerini kullanan imza tabanlı ve enerji verimli röle keşif protokolü geliştirilmiş ve üretilen diziler cihazların aktif zaman aralıklarını işaret etmek için kullanılmıştır. İmza tabanlı sinyalizasyon ile IoT aygıtları, rölelerin gelecekte ne zaman aktif olacaklarını bildiklerinden röle cihazların aktif zaman aralıklarını aramak zorunda kalmazlar. Ayrıca, geliştirilen üç aşamalı özgün periyot yapısı ile aynı zaman aralığında birden fazla cihaz tarafından gönderilen keşif mesajlarının çakışması da önlenmiştir. Olasılık analizleri ve simülasyon sonuçları, IoT aygıtlarının tasarlanan protokolde literatürdeki protokollere kıyasla daha az mesaj çakışması, daha az enerji tüketimi ile daha fazla cihazı keşfettiğini göstermektedir.