فهرست مطالب

نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران
سال هجدهم شماره 4 (پیاپی 59، زمستان 1399)

  • ب - مهندسی برق
  • تاریخ انتشار: 1400/06/23
  • تعداد عناوین: 7
|
  • بهرنگ برکتین*، نغمه فرهادیان، مجید هارونی، بهزاد سلیمانی نیسیانی صفحات 261-275

    فقدان یک روش کارا برای مبادله فریم ها به علت تاخیر زیاد در روش Pull و تعداد بالای فریم های تکراری در روش Push، به عنوان دو روش اصلی مبادله محتوا بین نظیرها، انگیزه ای قوی جهت معرفی روش های ترکیبی مبتنی بر این دو روش پایه جهت مبادله جریان زنده ویدیویی در شبکه های نظیر به نظیر توری بوده است. تحقیقات نشان داده که این روش ها از مشکلات ذاتی دو روش پایه رنج می برند، زیرا تنها تجمیعی ساده از اجرای متوالی یا موازی آنها هستند. این پژوهش به معرفی AMIN، یک روش نوین ترکیبی برای مبادله هوشمندانه فریم های ویدیو بین نظیرها می پردازد. در روش AMIN، بر خلاف روش Pull، هر نظیر نقشه وضعیت حافظه (BMS) خود را به صورت دوره ای به نظیرهایی تا حداکثر دو گام از خود می فرستند و نظیر دریافت کننده BMS به جای درخواست فریم از فرستنده BMS، بررسی می نماید خود چه فریم هایی را می تواند به سمت این نظیر ارسال نماید. همچنین بر خلاف روش Push، نظیر ارسال کننده فریم به دلیل وجود BMS دریافتی از همسایه خود، ارسالی کورکورانه به آن نخواهد داشت. نتایج شبیه سازی نشان دهنده افزایش قابل ملاحظه کیفیت ویدیوی دریافتی در نظیرها، کاهش تاخیر نقطه به نقطه، تاخیر دریافت و تعداد فریم های تکراری نسبت به دو روش پایه و مشابه اخیر است.

    کلیدواژگان: جریان زنده ویدئویی، شبکه نظیر به نظیر توری، Push
  • سپیده آدابی*، رقیه علینژاد، آرش شریفی صفحات 276-290

    ردیابی اهداف متحرک یکی از کاربردهای شبکه های حسگر است. در طراحی یک الگوریتم ردیابی هدف متحرک دو مساله کاهش انرژی مصرفی و بهبود کیفیت ردیابی حایز اهمیت است. یکی از راهکارهای کاهش مصرف انرژی، تشکیل خوشه ردیاب است و دو چالش مهم در تشکیل خوشه ردیاب زمان و چگونگی تشکیل آن است. به منظور کاهش تعداد پیام های مبادله شده برای تشکیل خوشه ردیاب، یک مکانیزم حراج تطبیق داده می شود. پیشنهاد هر حسگر در حراج با هدف برقراری موازنه ای مناسب میان طول عمر شبکه و دقت ردیابی به صورت پویا و مستقل ارایه می شود. از این گذشته، از آنجایی که خوشه ردیاب می بایست قبل از رسیدن هدف به ناحیه مورد نظر تشکیل شود (خصوصا زمانی که سرعت هدف بالا است) جلوگیری از تاخیر در تشکیل خوشه ردیاب چالشی دیگر است. عدم توجه به چالش مذکور منجر به افزایش نرخ گمشدگی هدف و به تبع آن اتلاف انرژی می شود. برای غلبه بر این مشکل، پیش بینی موقعیت هدف در دو گام بعد توسط شبکه عصبی و تشکیل هم زمان خوشه های ردیاب در یک و دو گام بعد را پیشنهاد می دهیم. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان دهنده عملکرد مناسب تر الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم AASA است.

    کلیدواژگان: شبکه های حسگر بی سیم، ردیابی هدف متحرک، حراج، پیش بینی، شبکه عصبی، خوشه بندی
  • مهران شتابی، احمد اکبری * صفحات 291-304

    شبکه نرم افزار محور (SDN) نسل بعدی معماری شبکه است که با جداکردن سطح داده و سطح کنترلی، کنترل متمرکزی را با هدف بهبود قابلیت مدیریت و سازگاری شبکه امکان پذیر می سازد. با این حال به دلیل سیاست کنترل متمرکز، این نوع شبکه مستعد از دسترس خارج شدن سطح کنترلی در مقابل حمله منع سرویس است. در حالت واکنشی، افزایش قابل توجه رخدادهای ناشی از ورود جریان های جدید به شبکه فشار زیادی به سطح کنترلی اعمال می کند. همچنین، وجود رخدادهای مکرر مانند جمع آوری اطلاعات آماری از سراسر شبکه که باعث تداخل شدید با عملکرد پایه سطح کنترلی می شود، می تواند به شدت بر کارایی سطح کنترلی اثر بگذارد. برای مقاومت در برابر حمله و جلوگیری از فلج شدن شبکه، در این مقاله معماری جدیدی به نام SAHAR معرفی شده که از یک جعبه کنترلی متشکل از یک کنترل کننده هماهنگ کننده، یک کنترل کننده اصلی نصاب قوانین جریان و یک یا چند کنترل کننده فرعی نصاب قوانین جریان (بر حسب نیاز) استفاده می کند. اختصاص وظایف نظارتی و مدیریتی به کنترل کننده هماهنگ کننده باعث کاهش بار کنترل کننده های نصاب قوانین جریان می شود. علاوه بر آن، تقسیم ترافیک ورودی بین کنترل کننده های نصاب قوانین جریان توسط کنترل کننده هماهنگ کننده بار را در سطح کنترلی توزیع می کند. بدین ترتیب، با تخصیص بار ترافیکی ناشی از حمله منع سرویس به یک یا چند کنترل کننده فرعی نصاب قوانین جریان، معماری SAHAR می تواند از مختل شدن عملکرد کنترل کننده اصلی نصاب قوانین جریان جلوگیری کرده و در برابر حملات منع سرویس مقاومت کند. آزمایش های انجام شده نشان می دهند که SAHAR در مقایسه با راهکارهای موجود، کارایی بهتری در مواجهه با حمله منع سرویس از خود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: پروتکل OpenFlow، حمله منع سرویس، شبکه نرم افزار محور
  • محمد رستمی، سلمان گلی * صفحات 305-317

    امروزه رشد سریع تقاضا برای استفاده از منابع محاسباتی ابری، موجب افزایش مصرف انرژی در مراکز داده شده است. محاسبات ابری سبز برای جلوگیری از افزایش مصرف انرژی مراکز داده بیان شده است. یکی از راهکارهای کاهش مصرف انرژی در سیستم های پردازش ابری، استفاده از روش های تجمیع سرویس ها است. روش های تجمیع موجود با مهاجرت های غیر ضروری، عدم تعادل بار کاری میزبان ها و نادیده گرفتن ارتباط بین سرویس ها ممکن است باعث کاهش کیفیت سرویس و افزایش مصرف انرژی شود. لذا در این تحقیق با مهاجرت دادن سرویس های ضروری بر اساس اولویت (شامل تعداد فرزندان، سطح و هزینه ارتباطی هر سرویس)، از میزبان هایی که بارکاری خیلی زیاد و یا خیلی کم دارند (که موجب مصرف انرژی زیادی می شوند) به میزبان هایی که حاوی سرویس های همکار هستند، بهره وری منابع موجود مرکز داده بهبود یافته و مصرف انرژی کاهش می یابد. مهاجرت زنده سرویس ها بر اساس اولویت و به حداقل رساندن تعداد مهاجرت ها با هدف کاهش مصرف انرژی، کاهش زمان پاسخ و افزایش کارایی سیستم می باشد. با بررسی و مقایسه روش پیشنهادی با روش های دیگر، بهبود 37/10 درصدی در کاهش مصرف انرژی در مراکز داده ابری، 18/11 درصدی در کاهش تعداد مهاجرت سرویس ها و 46/1 درصدی در افزایش تعداد میزبان هایی که خاموش شده اند، مشاهده می شود.

    کلیدواژگان: رایانش ابری، سرویس های همکار، کاهش مصرف انرژی، مهاجرت زنده سرویس ها
  • زینب محمدی، ابراهیم دانشی فر، عباس ابراهیمی مقدم*، مرتضی خادمی صفحات 318-326

    امروزه یکی از مهمترین مسایل حوزه پردازش تصویر، مات زدایی تصاویر مات شده است. مات زدایی تصویر با توجه به مجهول بودن یا معلوم بودن کرنل مات کننده، به ترتیب، به دو دسته مات زدایی کور و مات زدایی غیرکور تقسیم می شود. در مات زدایی کور، همزمان با تخمین تصویر، کرنل مات کننده هم باید تخمین زده شود که همین امر، باعث افزایش هزینه ی محاسباتی فرآیند مات زدایی می شود. مات زدایی غیرکور تصاویر یک مساله بدوضع از میان مسایل معکوس خطی است. در نتیجه برای تخمین تصویر از مسایل بهینه سازی استفاده می شود. معمولا روش های مات زدایی غیرکور، فرض می کنند که کرنل مات کننده بدون خطا است، اما در عمل دانش ما از کرنل مات کننده دارای عدم قطعیت است. از این رو، در این مقاله، از روشی برای مات زدایی تصویر مات شده استفاده می کنیم که نسبت به این عدم قطعیت مقاوم است. مدل بهینه سازی مقاوم پیشنهادی به دنبال فیلتری برای مات زدایی تصویر است که بتواند در بدترین حالت، یعنی وجود حداکثری عدم قطعیت در مورد کرنل مات کننده، جوابی با کمترین خطای ممکن بدست آورد. برمبنای نتایج شبیه سازی ها، مدل پیشنهادی ما می تواند بیش از 4 دسی بل بهبود PSNR در مقایسه با روش مات زدایی کور داشته باشد.

    کلیدواژگان: مات زدائی تصویر، فیلتر مات زدائی تصویر، بهینه سازی مقاوم، بهینه سازی بدترین حالت
  • مریم رحمانی نیا، پرهام مرادی صفحات 327-336

    امروزه در بسیاری از مسایل دنیای واقعی همچون شبکه های اجتماعی، با جریان داده مواجه هستیم که در هر لحظه داده جدیدی به مجموعه داده های موجود اضافه می شود. از آنجا که کارایی بیشتر الگوریتم های داده کاوی با افزایش ابعاد داده ها کاهش می یابد، تحلیل این جریان داده ها در سال های اخیر به یکی از مسایل مهم در داده کاوی تبدیل شده است. روش های انتخاب ویژگی در جریان داده های برخط، روش های کارآمدی هستند که با حذف ویژگی های افزونه و نامربوط باعث کاهش ابعاد کلان داده ها و در نتیجه بهبود کارایی الگوریتم ها می شوند. از چالش های اساسی در رابطه با الگوریتم های انتخاب ویژگی برخط، در دسترس نبودن همه داده ها قبل از شروع الگوریتم، مقیاس پذیری، دقت ویژگی های انتخاب شده و اندازه زیرمجموعه انتخابی را می توان نام برد. تا کنون الگوریتم های انتخاب ویژگی موجود تنها توانسته اند بخش محدودی از این چالش ها را به صورت هم زمان مرتفع کنند. به همین منظور در این مقاله یک راهکار انتخاب ویژگی برخط به نام MMIOSFS با استفاده از اطلاعات متقابل ارایه داده ایم که حد واسط بهتری را میان چالش های ذکرشده به دست می آورد. در روش پیشنهادی در ابتدا مجموعه ویژگی ها با استفاده از تکنیک متغیرهای تصادفی توام به یک ویژگی نگاشت و سپس اطلاعات متقابل ویژگی جدید با برچسب به عنوان میزان ارتباط مجموعه ویژگی های اولیه در نظر گرفته می شود. کارایی روش پیشنهادی با چند الگوریتم انتخاب ویژگی برخط با استفاده از دسته بندهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و نتایج به دست آمده نشان می دهد الگوریتم پیشنهادی معمولا حد واسط بهتری میان چالش ها به دست می آورد.

    کلیدواژگان: انتخاب ویژگی، داده های آموزشی برخط، اطلاعات متقابل، متغیر تصادفی مشترک
  • سمیه محمدی*، لطیف پورکریمی، سمیه عبدی صفحات 337-344

    محیط های چندابری شامل منابع متنوع قابل ملاحظه ای هستند که هزینه های زمان بندی کاربردهای جریان کاری در چنین محیط هایی می تواند به طور چشم گیری کاهش یابد و همچنین محدودیت ارایه منابع توسط فراهم کنندگان تجاری ابر رفع شود. بر این اساس، این تحقیق به مساله زمان بندی کاربردهای جریان کاری علمی در محیط چندابری تحت قید مهلت زمانی با هدف کمینه سازی هزینه می پردازد. در این مقاله با به کارگیری الگوریتم جستجوی فاخته که یکی از مشهورترین روش های جستجوی فراابتکاری می باشد، الگوریتمی برای مساله زمان بندی کاربردهای جریان کاری در محیط چندابری ارایه شده است. الگوریتم فراابتکاری جستجوی فاخته قادر است در مدت زمانی کوتاه فضای جواب را جستجو نموده و جواب هایی را در همسایگی جواب بهینه سراسری بیابد که به آن نزدیک می باشد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که راهکار پیشنهادی این تحقیق در مقایسه با دیگر راهکارهای فراابتکاری در موارد کاهش هزینه کارایی بهتری داشته و همچنین جواب های به دست آمده از الگوریتم فراابتکاری پیشنهادی، در حد مطلوبی نزدیک به جواب های بهینه سراسری به دست آمده از مدل ریاضی است.

    کلیدواژگان: چندابری، زمان بندی، جریان کاری علمی، بهینه سازی هزینه، الگوریتم جستجوی فاخته
|
  • Naghmeh Farhadian, behrang barekatain *, Majid Haroni, Behzad Soleimani Neysiani Pages 261-275

    Lack of an efficient video frame delivery method due to high delay in Pull method and large number of duplicated frames in Push method, as the two main content delivery methods among peers, has been a strong motivator for introducing hybrid methods based on these two basic approaches for live video streaming in mesh-based peer-to-peer networks. Recent studies show that these hybrid methods suffer from inherent challenges of the two basic approaches because they are just a sequential or parallel execution of them. In this regard, this research introduces AMIN, a novel hybrid method for intelligently exchanging video frames among peers. Using AMIN, contrary to Pull, each peer sends its buffer map status (BMS) to its two-hop neighbors and the peer who receives the BMS will immediately check which video frames it can send to that peer instead of requesting missed video frames in its buffer from it. In addition, contrary to Push and because of BMS, peers do not blindly send video frames to their neighbors. Simulation results show that video quality considerably increases in peers, while End-to-End delay, received delay and the number of duplicated frames decrease in comparison with two basic methods as well as another recent similar approach.

    Keywords: Live video streaming, content delivery, mesh-based peer-to-peer network, push, pull, hybrid method
  • Roghieh Alinezhad, Sepideh Adabi *, arash Sharifi Pages 276-290

    One of the applications of sensor networks is to track moving target. In designing the algorithm for target tracking two issues are of importance: reduction of energy consumption and improvement of the tracking quality. One of the solutions for reduction of energy consumption is to form a tracking cluster. Two major challenges in formation of the tracking cluster are when and how it should be formed. To decrease the number of messages which are exchanged to form the tracking cluster an auction mechanism is adopted. The sensor’s bid in an auction is dynamically and independently determined with the aim of establishing an appropriate tradeoff between network lifetime and the accuracy of tracking. Furthermore, since the tracking cluster should be formed and activated before the target arrives to the concerned region (especially in high speed of target), avoidance from delay in formation of the tracking cluster is another challenge. Not addressing the mentioned challenge results in increased target missing rate and consequently energy loss. To overcome this challenge, it is proposed to predict the target’s position in the next two steps by using neural network and then, simultaneously form the tracking clusters in the next one and two steps. The results obtained from simulation indicate that the proposed algorithm outperforms AASA (Auction-based Adaptive Sensor Activation).

    Keywords: Wireless Sensor Networks, Moving Target Tracking, Auction, Prediction, Neural Network, Clustering
  • mehran shetabi, ahmad Akbari * Pages 291-304

    Software-defined network (SDN) is the next generation of network architecture thatby separating the data plane and the control plane enables centralized control with the aim of improving network management and compatibility. However, due to the centralized control policy, this type of network is prone to Inaccessibility of control plane against a denial of service (DoS) attack. In the reactive mode, a significant increase in events due to the entry of new flows into the network puts a lot of pressure on the control plane. Also, the presence of recurring events such as the collection of statistical information from the network, which severely interferes with the basic functionality of the control plane, can greatly affect the efficiency of the control plane. To resist attack and prevent network paralysis, this paper introduces a new architecture called SAHAR, which consists of a control box consisting of a coordinator controller, a primary flow setup controller, and one or more (as needed) secondary flow setup controller(s). Assigning monitoring and managing tasks to the coordinator controller reduces the load of flow setup controllers. In addition, dividing the incoming traffic between the flow setup controllers by the coordinator controller distributes the load at the control plane. Thus, by assigning the traffic load resulting from a denial-of-service attack to one or more secondary flow setup controller(s), the SAHAR architecture can prevent the primary flow setup controller from impairment and resist DoS attacks. Tests show that SAHAR performs better in the face of a DoS attack than existing solutions.

    Keywords: OpenFlow protocol, Software-defined network (SDN), denial of service (DoS) attack
  • Mohammad Rostami, Salman Goli * Pages 305-317

    Today, the rapid growth in cloud computing resources usage has increased energy consumption in data centers. Green cloud computing goal is to decrease the energy consumption of data centers. In the meantime, service aggregation is a good method to reduce energy consumption in these systems. Existing aggregation methods with unnecessary migration, the unbalanced workload of hosts, and ignoring the relationship between services may reduce the quality of service and increase energy consumption. Therefore, in this study, by migrating the necessary services based on priority (including the number of children, the level and communication cost of each service), from hosts with the unbalanced workload to hosts that contain partner services, the productivity of available resources is improved and the energy consumption is decreased. Live services migration based on prioritizing and minimizing the number of migrations can also lead to response time decrease and system efficiency increase. The proposed method can lead to an 11.79% decrease in energy consumption, a 12.15% reduction in the number of service migrations, and a 1.55% increase in the number of hosts that have been shut down.

    Keywords: Cloud computing, partner services, energy reduction, live migration of services
  • Zeinab Mohammadi, Ebrahim Daneshifar, Abbas Ebrahimi moghadam *, M. Khademi Pages 318-326

    Nowadays, one of the most important issues in the field of image processing is image de-blurring. De-blurring of an image can be achieved via two different approaches; blind de-blurring and non-blind de-blurring. In blind de-blurring, the kernel by which the blur has occurred is assumed unknown, while in non-blind de-blurring, this kernel is given. In blind de-blurring, the blurring kernel must be estimated in order to sharpen the corrupted image. This may increase the computational cost of the de-blurring process. Non-blind image de-blurring is an ill-posed problem with linear reverse issues. Therefore, we develop optimization problems in order to estimate the original sharp images. Usually, non-blind de-blurring methods assume that the blurring kernel is error-free, however, in practice our knowledge of the PSF is uncertain. Hence, in this paper, we use a semi-blind method for de-blurring the blurred image that is robust to this uncertainty. The proposed robust optimization model is followed by a filter for image de-blurring that can attain the solution with lowest possible error in the worst case scenarios, that is, the maximum uncertainty about the blurring kernel. Based on the simulation results, our proposed semi-blind model yields more than 4 dB PSNR improvements compared to conventional blind image de-blurring methods.

    Keywords: Semi-blind de-blurring, image de-blurring filter, robust optimization, worst-case optimization
  • M.Rahmani nia, Parham Moradi Pages 327-336

    Today, in many real-world applications, such as social networks, we are faced with data streams which new data is appeared every moment. Since the efficiency of most data mining algorithms decreases with increasing data dimensions, analysis of the data has become one of the most important issues recently. Online stream feature selection is an effective approach which aims at removing those of redundant features and keeping relevant ones, leads to reduce the size of the data and improve the accuracy of the online data mining methods. There are several critical issues for online stream feature selection methods including: unavailability of the entire feature set before starting the algorithm, scalability, stability, classification accuracy, and size of selected feature set. So far, existing methods have only been able to address a few numbers of these issues simultaneously. To this end, in this paper, we present an online feature selection method called MMIOSFS that provides a better tradeoff between these challenges using Mutual Information. In the proposed method, first the feature set is mapped to a new feature using joint Random variables technique, then the mutual information of new feature with the class label is computed as the degree of relationship between the features set. The efficiency of the proposed method was compared to several online feature selection algorithms based on different categories. The results show that the proposed method usually achieves better tradeoff between the mentioned challenges.

  • S. Mohammad *, Latif PourKarimi, Somayeh Abdi Pages 337-344

    Multi-cloud environments consist of the considerable variety of resources where the cost of scheduling workflow applications can be significantly reduced in such environments and the resource limitationsimposed by commercial cloud providers can bealso overcome. Accordingly, this study addresses the scheduling of scientific workflowapplications in a multi-cloud environment under a deadline with the aim of minimizing costs. In this paper,an algorithm for scheduling of workflow applications in multi-cloud environment is presented using the cuckoo search algorithm which is one of the most popular meta-heuristic methods. The Cuckoo Search Algorithm is able to search the solution space in a short time and find solutions in the vicinity of the optimal global solution that is close to it. The results show that the proposed approach of this research has better performance in comparison with other meta- heuristic approach in terms of cost reduction. Moreover, the obtained solutions of the proposed meta- heuristic algorithm are in a desirable degree close to the global optimal solutions of mathematical model.

    Keywords: Multi-cloud, scheduling, scientific workflow, cost optimization, Cuckoo search algorithm