فهرست مطالب

رایانش نرم و فناوری اطلاعات - سال هشتم شماره 1 (بهار 1398)

مجله رایانش نرم و فناوری اطلاعات
سال هشتم شماره 1 (بهار 1398)

  • تاریخ انتشار: 1398/01/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمد مهرانی، ایمان عطارزاده*، مهدی حسین زاده صفحات 1-13
    با توجه به اینکه بیوسنسورهای موجود در در شبکه های بی سیم بدنی که مسئول جمع آوری داده ها، انجام عملیات پیش پردازش و سپس ارسال آن ها به یک مرکز تلفیق داده می باشند دارای محدودیت مصرف انرژی و قابلیت پردازش داده ها می باشند لذا نرخ نمونه برداری دارای تاثیر مستقیم بر روی مصرف انرژی شبکه و نیز طول عمر مفید آن دارد. لذا این مقاله به ارائه یک رویکرد وفقی جهت تعیین نرخ نمونه برداری بهینه در راستای مدیریت داده ها می پردازد. در همین راستا با استفاده از سیستم ارزش گذاری هشدار اولیه ملی ، بیوسنسورها به جمع آوری داده های مربوطه پرداخته و به تشخیص اطلاعات اورژانسی به صورت محلی می پردازند. جهت بهینه سازی فعالیت گره ها، اطلاعات مربوط به فعالیت بیمار استخراج شده تا بر اساس آن در مواقعی که فعالیت بیمار به صورت عادی و غیر اضطراری می باشد تعدادی از گره ها از حالت فعال به حالت خواب انتقال یابند. همچنین جهت تعیین نرخ دقیق نمونه برداری، ابتدا یک آزمون آماری برای ارزیابی واریانس مربوط به علائم حیاتی بیمار توسعه داده شده و سپس با استفاده از یک تابع درون یابی مناسب، نرخ نمونه برداری بهینه تعیین می گردد. تابع درون یابی جهت تعیین نرخ نمونه برداری از دو فاکتور اصلی استفاده می نماید: اطلاعات مربوط به ریسک بیمار و مقادیر اندازه گیری شده توسط گره محوری . نتایج شبیه سازی نشان دهنده حدود 66 درصد بهینه سازی در تعداد داده های ارسالی و افزایش طول عمر مفید شبکه به میزان بیش از 2.5 برابر می باشد.
    کلیدواژگان: شبکه های بدنی بی سیم، تبادل داده، بهینگی مصرف انرژی، داده های سربار، آزمون آماری، درون یابی
  • نیما ملایی، حسین شیرازی*، علیرضا پورابراهیمی صفحات 14-23
    امروزه با گسترش فن آوری اینترنت اشیاء و افزایش تعاملات بین اشیاء، استفاده از وب سرویس ها نیز رو به افزایش نهاده است. یکی از چالش های موجود در پیاده سازی وب سرویس های اینترنت اشیاء کنترل دسترسی در این محیط است. در وب سرویس های عمومی، استفاده از استانداردهایی مانند SAML برای تعیین مجوز و کنترل دسترسی متداول بوده اما در وب سرویس های اینترنت اشیاء به دلیل محدودیت در شبکه، حافظه و پردازش، امکان استفاده از این نوع استاندارد ها وجود ندارد. مقایسه استاندارد SAML با نمونه اصلاح شده آن نشان داد که SAML تغییر یافته به دلیل کاهش میزان حافظه موردنیاز و زمان پردازش و درنتیجه کاهش مدت زمان ارایه دسترسی برای محیط های محدود اینترنت اشیاء مناسب است.
    کلیدواژگان: اینترنت اشیاء، کنترل دسترسی، استاندارد SAML، CBOR، COSE
  • روح الله پورصالح*، ولی درهمی، فریناز اعلمی یان هرندی صفحات 24-30
    سیستم خبره‎ی فازی طراحی شده در این مقاله به دانش آموزان سال اول دبیرستان(متوسطه ی دوم) کمک می کند در هر زمان و مکان با صرف هزینه ای اندک، رشته ی تحصیلی مناسب خود را برای ادامه ی تحصیل در سال دوم، انتخاب نمایند. دانش مورد نیاز در طراحی این سیستم از طریق مصاحبه با چند مشاور تحصیلی مجرب استان یزد، اخذ و به روش های مختلف با هم ترکیب شده است. برای هر یک از رشته ها، یک سیستم خبره ی فازی مجزا طراحی شده که امتیاز آن رشته را برای دانش آموز مشخص می کند. این امتیازها به یک سیستم اصلاح کننده ی نتایج وارد شده و به این ترتیب اولویت انتخاب هر یک از رشته ها به عنوان خروجی نهایی سیستم مشخص می شود. داده های واقعی جمع آوری شده از مدارس استان یزد، با استفاده از نرم افزار اکسل پیش پردازش شده و سیستم های خبره فازی در نرم افزار متلب پیاده سازی شده اند. نتایج آزمایش ها نشان می دهند که خروجی سیستم پیشنهادی در حد 80 درصد با نظر خبرگان تطابق دارد، می تواند به خوبی جایگزین مشاور تحصیلی شود و رشته ی متناسب با شرایط دانش آموز را پیشنهاد دهد.
    کلیدواژگان: هدایت تحصیلی، انتخاب رشته تحصیلی، سیستم خبره ی فازی
  • جواد حمیدزاده*، نیلوفر کاشفی، منا مرادی صفحات 31-40
    امروزه با توجه به حجم وسیع داده ها، مسئله کاهش نمونه حائز اهمیت است. همچنین عدم وجود توازن در توزیع داده ها بین کلاسهای مختلف یک چالش جدی در داده کاوی است. در روش پیشنهادی، مسئله کاهش نمونه بهعنوان مسئلهی چندهدفه در نظر گرفته شده است که توانسته است با درنظر گرفتن دو معیار متضاد صحت طبقهبندی و نرخ کاهش نمونه ها و همچنین توجه به معیارهای مربوط به داده های نامتوازن عملکرد خوبی داشته باشد. ایجاد و حفظ توازن در انواع مختلف توزیع داده مهمترین هدف روش پیشنهادی است. مسئله چندهدفه طراحی شده با استفاده از الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات آشوبی حل شده است. سطح تصمیم مبتنی بر فاصله در روش پیشنهادی، وظیفه تشخیص حفظ و یا حذف نمونه های آزمایشی را دارد. نتایج آزمایشات نشاندهندهی برتری روش پیشنهادی از نظر دقت و صحت طبقهبندی و نرخ کاهش داده ها نسبت به روش های مرز دانش است. نتایج آزمایشات نشاندهندهی برتری روش پیشنهادی از نظر دقت و صحت طبقهبندی و نرخ کاهش داده ها نسبت به روش های مرز دانش است.
    کلیدواژگان: کاهش نمونه، الگوریتم بهینه سازی چندهدفه ازدحام ذرات، داده های نامتوازن، نرخ صحت، نرخ کاهش نمونه ها، توابع آشوب
  • محمد خلیلی درمنی*، محمد جواد نجفی آرانی صفحات 41-54
    در سال‏های اخیر، تکنیکی به نام کدگذاری شبکه ارائه شده است که در شبکه های کامپیوتری فواید فراوانی به همراه داشته است. کدگذاری شبکه با کنار گذاشتن دیدگاه سنتی انتقال اطلاعات به روش ذخیره-ارسال، به گره‏های شبکه اجازه می دهد، بسته‏های دریافتی را در داخل حافظه خود نگهداری ‏کنند تا با دیگر بسته‏ها ترکیب کرده و سپس ارسال کنند. در این مقاله، یک مساله بهینه‏سازی برای متعادل‏سازی استفاده از حافظه گره‏ها در مسیریابی چند پخشی مبتنی بر کدگذاری شبکه برای شبکه‏های حسگر بی‏سیم ارئه شده است. حل متمرکز این مدل بهینه‏سازی در شبکه‏های بزرگ غیر عملی و تقریبا غیر ممکن است، بنابراین یک الگوریتم توزیع‏شده ارائه شد که در آن هر گره به صورت محلی تصمیم‏گیری می‏کند. این الگوریتم از تکنیک‏های زیرگرادیان و تفکیک جریان استفاده می کند. ارزیابی کارآیی مکانیزم‏های پیشنهادی با شبیه‏ساز ++OMNET انجام شده است و نتایج بدست آمده نشان می‏دهد که مدل بهینه‏سازی متوسط تاخیر انتها به انتها و سرریز را به ترتیب 17% و 95% کاهش می‏دهد، اما انرژی مصرفی را افزایش می‏دهد و در نتیجه طول عمر را به طور متوسط 14% کاهش می‏دهد. از طرفی الگوریتم توزیع‏شده 69% سرریز بافر را کاهش می‏دهد و حتی نسبت به مدل بهینه‏سازی 11% تاخیر بیشتری دارد، اما به دلیل محلی کردن محاسبات می‏تواند در شبکه‏های حسگر بی‏سیم بزرگ نیز به کار گرفته شود.
    کلیدواژگان: شبکه حسگر بی‏سیم، کدگذاری شبکه، چندپخشی، مسئله بهینه سازی، گراف
  • سید مجتبی حسینی، هدی قریشی* صفحات 55-64
    در این مقاله روش کنترلی SHM-PWM برای اینورتر پنج سطحی CHB جهت ارضای استانداردهای شبکه اعمال گشته است. هدف از به کارگیری این روش، کاهش هارمونیک های فرد غیر مضرب 3 از مرتبه 5ام تا مرتبه 41ام است که به دلیل وجود صرفا چهار درجه آزادی، کاهش تمامی آنها به زیر حد مجاز استاندارد امکانپذیر نمی باشد. با این وجود، علیرغم محدودیت ایجاد شده توسط درجات آزادی، تابع هدف و قیود به گونه ای تعریف گردیده اند که به غیر از هارمونیک های مرتبه 23 و 25، محتوای سایر هارمونیک ها با حاشیه امن مطلوبی به زیر حد مجاز تعیین شده توسط استانداردها کاهش یافته اند. اولویت اصلی در حل مساله بهینه سازی، رسیدن مولفه اول ولتاژ خروجی به مقداری معین بوده و سپس کاهش اندازه تک تک هارمونیک ها و همچنین THD در اولویت بعدی قرار می گیرند. تابع هدف مورد استفاده توسط الگوریتم EPSO بهینه گشته و نتایج شبیه سازی موید برتری روش پیشنهادی نسبت به سایر روش های متعارف از نقطه نظر کاهش محتوای هارمونیکی و بهبود THD می باشد.
    کلیدواژگان: مدولاسیون پهنای پالس، کاهش هارمونیک های انتخابی، اعوجاج هارمونیکی کل، اینورتر چندسطحی
  • منیره صفری حبیب آبادی، ریحانه خورسند*، محمدرضا رمضان پور صفحات 65-79
    زمان بندی وظایف با محدودیت زمان و انرژی در محیط های چند پردازنده ای با سطوح مختلف فرکانس به عنوان یک مسئله بهینه سازی مهم در رایانش ابری مطرح است. به علاوه یک پردازنده که با فرکانس کاهش یافته کار می کند، به طور پویا باعث افزایش خرابی هایی می شود که این امر باعث ضعیف شدن قابلیت اطمینان برنامه های کاربردی می شود. قابلیت اطمینان یک عنصر مهم از شایستگی سیستم است و باید در برنامه های کاربردی امنیتی مورد توجه قرار گیرد. در این مقاله مسئله زمان بندی وظایف در چندین پردازنده با هدف کاهش مصرف انرژی و افزایش قابلیت اطمینان مورد توجه قرار گرفته است. با استفاده از چند پردازنده ای و تکنولوژی مقیاس بندی ولتاژ و فرکانس پویا (DVFS) می توان سطح فرکانس پردازنده را تا حد امکان پایین آورد و در نتیجه ولتاژ مصرفی آن پردازنده را کاهش داد. در اینجا یک الگوریتم دو مرحله ای برای به حداقل رساندن مصرف انرژی با هدف قابلیت اطمینان در پردازنده های چندگانه ارائه می شود. مرحله اول برای تخصیص اولیه و مرحله دوم برای ارضاء هدف قابلیت اطمینان و بهبود بهره وری انرژی است. به طور خاص، هنگامی که هدف قابلیت اطمینان نرم افزار از طریق تخصیص اولیه نمی تواند به دست آید، بر اساس ضریب اطمینان فعلی تعریف شده ی ما، یک الگوریتم بهبودیافته طراحی می شود که می تواند هدف قابلیت اطمینان را ارضاء کند. الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم های موجود مقایسه شد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی مصرف انرژی کمتری دارد درحالی که هدف قابلیت اطمینان برنامه های کاربردی را نیز برآورده می کند.
    کلیدواژگان: کاهش مصرف انرژی، زمان بندی انرژی آگاه، گردش کار، قابلیت اطمینان، DVFS
|
  • Mohammad Mehrani, Iman Attarzadeh *, Mehdi Hosseinzadeh Pages 1-13
    Considering the facts that existing biosensors in Wireless Body Area Networks (WBANs) - that are in charge of collecting vital sign data of patients, performing preprocessing and sending them to a data fusion center - have limitations in energy consumption and data processing capability of biosensors, therefore, sampling rate has a direct impact on network energy consumption and its useful lifetime. Regarding the above issues, this paper presents an adaptive approach to determining optimal sampling rate for data management. In this regard, by using National Early Warning Score (NEWS) system, the biosensors collect relevant data and recognize the emergency information locally. To optimize nodes' activity, information about the patient's activity is extracted so that when the patient's activity is normal some of the nodes are transferred from active mode to sleep mode. Also, to determine the exact sampling rate, a statistical test was first developed to evaluate the variance associated with the patient's vital signs. Then, by using an appropriate interpolation function, the optimal sampling rate is determined. The interpolation function uses two main factors to determine the sampling rate: the patient's risk information and the values measured by the pivot node. Simulation results show about 66 percent optimization in number of communicated data and increasing more than 2.5 times of network lifetime.
    Keywords: Wireless Body Area Networks, Data Communication, Energy efficiency, Overhead Data, Statistical test, Interpolation
  • Nima Mollaei, Hossein Shirazi *, Ali Reza Pouebrahimi Pages 14-23
    The use of web services has been increased by IoT technology development and increasing interoperability between objects. IoT web services Access control is a challenging problem in IoT environment. Many standards such as SAML has been proposed for authorization and access control in common web services, but it is not possible to use these standards in IoT web services, because IoT resources has constraints in network, memory and procces.In comparision of SAML standard, optimized SAML is more appropriate fot IoT Web services because of low memory usage and processing time and, consequently, the reduction of the time for providing access in IoT environments.
    Keywords: IoT, Access Control, SAML Standard, Modified SAML, CBOR, COSE
  • Roohollah Poorsaleh *, Vali Derhami, Farinaz Alamiyan Harandi Pages 24-30
    The proposed fuzzy expert system helps high school students to choose their appropriate academic course in every time and place with low cost. The needed knowledge of the system is collected through interviews with several academic advisers (human experts) in Yazd province. These data are combined together in different ways. Distinct fuzzy expert systems are designed to identify the points of each academic course for students. These points are fed to another system called results modifier system in order to specify the priority of each field of study as the final system output. Real data, collected from schools in Yazd province, are preprocessed in Excel software and the fuzzy systems are implemented in MATLAB software. The experimental results show that the proposed system is 80% consistent with the opinion of the expert academic advisers and it can well replace the academic counselor and offer an appropriate course considering the student's circumstances.
    Keywords: Academic Advising, Academic Course Selection, fuzzy expert system
  • _ *, , , , Mona Moradi Pages 31-40
    Today, it is important to reduce the original huge data set to a manageable volume. Also, unbalanced data distribution between different classes is a serious challenge in data mining. In the proposed method, the instance reduction problem is considered as a multi-objective problem, which can perform well by considering the two contradict criteria, classification accuracy and reduction rate of instances. The multi-objective problem is solved using the chaotic particle swarm optimization algorithm. The distance-based decision classifier has the task of distinguishing the maintenance or deletion of test instances. Creating and maintaining balances for different types of data distribution is the main goal of the proposed method. The results of the experiments have been compared with the state-of-the-art methods, which show superiority of the proposed method in terms of classification accuracy and reduction percentage.The results of the experiments have been compared with the state-of-the-art methods, which show superiority of the proposed method in terms of classification accuracy and reduction percentage.
    Keywords: Instance reduction, Multi Objective Particle Swarm Optimization Algorithm, Unbalance data, Reduction Rate, Accuracy Rate, Chaotic Functions
  • Mohammad Khalily, Dermany *, Mohammad, Javad Nadjafi, Arani Pages 41-54
    Recently, a new technique called network coding has been introduced where it has numerous advantages on the computer networks. Network coding changes the traditional view of data transfer in store and forward paradigm and allows the nodes to store packets in their memory to combine with other packets, then, send to next nodes. In this paper, an optimization problem is proposed which balance memory utilization in network-coding-based-multicast routing of Wireless Sensor Networks (WSNs). In the large WSNs, solving this optimization problem in a centralized manner is impractical and almost impossible, therefore, by using sub-gradient and decomposition techniques, a distributed algorithm is presented in which the nodes make a decision based on local information. The performance evaluation of proposed mechanisms are carried by OMNETT++ simulator and the results show that the proposed model averagely decreases the end to end delay and buffer overflow by 17% and 95%, respectively. However, it increases the energy consumption and consequently decreases lifetime by 14%. The decentralized algorithm decreases buffer overflow 69% and has more delay by 11% than the optimization model, however, it can be utilized in large WSNs due to its distributed computations.
    Keywords: Wireless Sensor Networks, Network coding, Multicast, Optimization problem, Graph
  • Seyyed Mojtaba Hosseini, Hoda Ghoreishy * Pages 55-64
    In this paper a selective harmonic mitigation-PWM control technique has been applied to a five-level cascaded H-bridge inverter to satisfy the grid standards. The objective of this technique is to minimize the output voltage odd, non-triplen harmonic contents from the 5th up to the 41th. But due to the only four degrees of freedom, reducing all harmonic contents under their permitted range is impossible. However, the objective function and the constraints are defined in such a way that except the twenty third and twenty fifth harmonics, all harmonics will be mitigated to their acceptable levels. The first priority in solving the optimization problem is fitting the first component which is then followed by mitigating each individual harmonic and the total harmonic distortion. The proposed objective function is optimized using EPSO algorithm and the simulation results show the superiority of the SHM-PWM technique from the harmonic mitigation and THD points of view.
    Keywords: Pulse Width Modulation, Selective harmonic mitigation, Total harmonic distortion, multilevel inverter
  • Monire Safari Habibabadi, Reihaneh Khorsand *, Mohammadreza Ramezanpour Pages 65-79
    The energy and time constrained task scheduling on multi-processing environments with different frequency levels is considered as an important optimization issue in a cloud computing. In addition, a processor executed with a reduced frequency will dynamically increase transient faults, which will weaken the reliability of the applications. Reliability is an important figure of merit of the system and it must be satisfied in safety-critical applications. In this paper, the parallel task scheduling problem in multi-processors has been explored to reduce energy and to increase reliability in the scheduling. Multi-processing and Dynamic Voltage and Frequency Scaling (DVFS) techniques can decrease the processor’s frequency level as much as possible; therefore, the voltage consumption of the processor will be reduced. Here, a two-phase algorithm is proposed to minimize energy consumption with reliability goal on multiple processors. The first phase is for initial assignment and the second phase is for either satisfying the reliability goal and improving energy efficiency. Specifically, when the application’s reliability goal cannot be achieved via initial assignment, based on our defined current reliability ratio, an enhanced algorithm is designed to satisfy application’s reliability goal. The proposed algorithm compared with existing algorithms. Experimental results demonstrate that the proposed algorithm consume less energy while satisfying the application’s reliability goal.
    Keywords: Energy consumption reduction, Energy-aware scheduling, Reliability, Workflow tasks, DVFS