رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 A Mobility Aware Task Offloading Scheme Based On Ant Colony Optimization Algorithm In Software-Defined Fog Computing یک طرح برون‌سپاری وظایف آگاه از جابه‌جایی اشیاء مبتنی بر الگوریتم بهینه‌سازی کلونی مورچه در پردازش مه نرم‌افزار-محور 245 256 16980 10.22034/tjee.2023.56169.4613 FA سید اکبر مصطفوی استادیار، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران الهام برخورداری دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه یزد، یزد، ایران Journal Article 2023 05 29 Fog computing is a new paradigm which enables offloading IOT data (tasks) to the network devices. The aim of this approach is reducing the response time for delay-sensitive applications and improving the quality of service for users. This paper presents a task offloading scheme with taking advantages of the Software-Defind Networks. In this research a mixed integer linear programming (MILP) optimization model is presented with the aim of minimizing delay and mobility cost of things, which considers local computing, fog nodes participation, applications distribution and resource limitations. Whereas the presented mathematical model is Np-hard, a meta-heuristic algorithm based on the ant colony optimization is proposed by considering constraints of the mathematical model. The results obtained from evaluation of the proposed method is compared with the optimal value obtained from the mathematical model, random method and a heuristic algorithm presented in related works. The results of evaluation show that the delay and the total offloading cost in the proposed method are 22% and 28.75% higher than the optimal values, respectively. Also, the proposed method is capable to reduce the delay by 20% and reduce the migration cost of computing results by 40% compared to the heuristic method in state-of-the-art. محاسبات مه رویکرد نوینی است که با هدف کاهش زمان پاسخ کاربرد‌های حساس به تأخیر و بهبود ارائه خدمات به کاربران، امکان برون‌سپاری وظایف (داده‌ها) اینترنت اشیاء را به تجهیزات شبکه فراهم می‌کند. این مقاله یک طرح برون‌سپاری وظیفه به محیط مه با بهره‌مندی از مزایای شبکه‌های نرم‌افزار-‌محور ارائه می‌دهد. در این پژوهش یک مدل ریاضی بهینه‌سازی برنامه‌ریزی خطی عدد صحیح مختلط (MILP) با هدف کمینه‌سازی تأخیر و هزینه ناشی از جابه‌جایی اشیاء و با در نظر گرفتن پردازش محلی، مشارکت گره‌های مه، توزیع برنامه‌های کاربردی و محدودیت منابع گره‌های مه ارائه شده است. با توجه به اینکه مدل ریاضی ارائه شده در این مسئله ان‌پی‌-سخت است، یک الگوریتم فرا‌-ابتکاری مبتنی بر بهینه‌سازی کلونی مورچه و با در نظر گرفتن محدودیت‌های مدل ریاضی ارائه شده است. مقادیر حاصل از ارزیابی روش پیشنهادی با مقدار بهینه حاصل از مدل ریاضی، روش‌ تصادفی و یک الگوریتم ابتکاری ارائه شده در کارهای مرتبط مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد تأخیر و هزینه کل برون‌سپاری در روش پیشنهادی به ترتیب 22% و 28.75% از مقادیر بهینه بیشتر است و روش پیشنهادی قادر به کاهش تأخیر به میزان 20% و کاهش هزینه مهاجرت نتایج به میزان 40% نسبت به روش ابتکاری مقایسه شده است.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16980_1fb9688a5d6f89e8335d2be71f5f7b7f.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Improving the Tolerance of Power Semiconductor Switches Failure in an Active Rectifier Based on Cascaded H-bridge Multilevel Converter بهبود تحمل‌پذیری خطای کلیدهای نیمه‌هادی قدرت در یکسوساز فعّال مبتنی بر مبدل چندسطحی پل آبشاری 257 268 16972 10.22034/tjee.2023.56279.4620 FA آرمین پناهی گروه مهندسی برق قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران یوسف نیشابوری استادیارگروه مهندسی برق قدرت، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران میلاد شموئی دلائی میلان گروه مهندسی برق قدرت، دانشکده مهندسی برق ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران Journal Article 2023 04 21 In this paper, a new method based on model predictive control with a finite control set is proposed for the cascaded H-bridge converter-based active rectifier to control the converter under switch fault conditions. The purpose of the fault-tolerant method is to guarantee the continuous operation of the converter after switch(es) open-circuit failure. After the occurrence of an open circuit fault in the switches, by using the system model, the presented model predictive approach enables the operation of the converter despite the presence of a faulty cell. The proposed method sets the dc voltages of dc-link capacitors at the reference value under balanced and unbalanced dc loads and keeps the current drawn from the grid at a good quality. The performance of the proposed method has been evaluated through simulations based on the seven-level cascaded H-bridge converter in the MATLAB/SIMULINK environment. در این مقاله روشی مبتنی بر کنترل پیش‌بین جهت بهبود تحمل‌پذیری خطای کلید در مبدل تمام پل آبشاری هفت سطحی در کاربرد یکسوسازی فعال ارائه می‌شود. اگر یکی از کلیدهای قدرت مبدل تمام پل آبشاری معیوب شود، شکل موج جریان AC ورودی و ولتاژ خازن‌های لینکdc سلول‌ها در مقدار مرجع خود تثبیت نمی‌شوند درنتیجه کل مبدل باید از مدار خارج شود. روش پیشنهادی با به‌کارگیری مدل سیستم، و با استفاده از روش کنترل پیش‌بین، امکان کارکرد مبدل باوجود سلول معیوب را فراهم می‌سازد. در روش پیشنهادی ابتدا مدل دینامیکی زمان-گسسته استخراج شده، سپس تابع هزینه‌ای که دربرگیرنده اهداف کنترلی است، تعریف شده است. با بررسی حالت‌های کلیدزنی در دسترس پس از رخداد خطا، بهترین حالت کلیدزنی که تابع هزینه را کمینه می‌کند، انتخاب و به مبدل اعمال می‌شود. پس از رخداد خطا، روش پیشنهادی قادر است تا ولتاژ خازن هر سلول را، با ریپل کمی در مقدار مرجع خودتنظیم کند. بنابراین توان موردنیاز همه بارهای dc تأمین می‌شود. همچنین جریان ورودی یکسوساز، جریان مرجع را به‌درستی دنبال می‌کند. کارایی و صحت روش پیشنهادی، با شبیه‌سازی بر روی یکسوساز مبتنی بر مبدل تمام پل آبشاری هفت سطحی در محیط MATLAB/SIMULINK ارزیابی شده است.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16972_8abf454d6bfa980cb2769bd02148fcfe.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Decoupling of Two Co-Frequency Small Patch Array Antennas Using Meta surface Mantle Cloaking for Beam Steering Applications حذف تزویج متقابل دو آرایه آنتن پچ هم‌فرکانس با استفاده از پوشش فراسطحی برای کاربردهای چرخش پرتو 269 280 16973 10.22034/tjee.2023.56274.4619 FA رضا معصومی دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران رباب کاظمی گروه مخابرات، دانشکده برق و کامپیوتر، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران Journal Article 2023 04 21 In this study, the mantle cloaking method is utilized to eliminate strong mutual coupling between two compact co-frequency patch antenna arrays with orthogonal polarizations. The patches are reduced in size by 33% through the addition of two slots on the resonant edges, allowing a reduction in distance between elements and enabling beam steering. To mitigate the destructive effects of mutual coupling between elements, a thin metasurface cloak is placed on the top and bottom surfaces of the patches. The metasurface cloak exhibits capacitive reactance at the desired operating frequency and eliminates the inductive reactance caused by induced currents from adjacent patches, making the elements of the two arrays invisible to each other. Full-wave simulation is used to evaluate the performance of this cloak structure in terms of array radiation characteristics. Results show that adding the cloak increased array efficiency by 35% compared to the uncloaked case, with isolation between elements improving by over 24 dB at the operating frequency. Radiation patterns in the cloaked case demonstrate a 98.5% similarity to those of isolated arrays. The antenna gains in the cloaked case slightly decreased by 0.1 dB and 0.2 dB for arrays I and II, respectively, and the sidelobe levels increased by 0.5 dB and 0.2 dB compared to isolated arrays. These findings confirm that this metasurface cloak design successfully restores radiation characteristics of tightly coupled arrays similar to those of isolated arrays. در این مقاله، روش پوشش صفحه‌ای برای حذف تزویج متقابل دو آرایه آنتن پچ فشرده هم‌فرکانس و با قطبش‌های متعامد به کار رفته‌است. ابعاد پچ‌ها با قرار دادن دو شکاف در لبه‌های رزونانسی نسبت به پچ معمولی 33% کاهش یافته تا فاصله بین المان‌ها کمتر شده و امکان چرخش پرتو فراهم شود. برای کاهش تزویج متقابل قوی بین المان‌ها، یک پوشش فراسطح نازک روی سطوح بالا و پایین پچ‌ها قرار می‌گیرند. پوشش فراسطحی در فرکانس کار موردنظر راکتانس خازنی از خود نشان داده و راکتانس سلفی ناشی از جریانهای القایی از پچ‌های مجاور را حذف می‌کند، در نتیجه المان‌های دو آرایه نسبت به هم نامرئی می‌شوند. عملکرد ساختار پوشش پیشنهادی با شبیه‌سازی تمام‌موج از نظر مشخصات تشعشعی آرایه‌ها ارزیابی شده است. بازده آرایه‌ها بعد از افزودن پوشش‌ نسبت به حالت بدون پوشش 35% افزایش یافته و ایزولاسیون بین عناصر بیش از dB 24 در فرکانس کار بهبود یافته‌است. الگوهای تشعشعی نیز در حالت پوشش‌دار 98.5% نسبت به آرایه‌های مجزا از هم مشابهت نشان می‌دهد. مقادیر بهره آنتن‌ها در حالت پوشش‌دار، در آرایه I و II به ترتیب تنها dB 0.1 و dB 0.2 کاهش و سطح لوبهای فرعی نیز به ترتیبdB 0.5و dB 0.2 نسبت به حالت مجزا از هم افزایش نشان می‌دهد. نتایج حاصل، موفقیت طرح پوشش پیشنهادی در بازیابی ویژگی‌های تشعشعی آرایه‌های درهم تنیده مشابه آرایه‌های مجزا از هم را تایید می‌کنند.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16973_112e99e16a7f9989584978b5d305e1e9.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Presenting an Intelligent Topological Approach for Sensor Orientation in Directional Sensor Networks ارائه یک رویکرد توپولوژیکی هوشمند برای انتخاب جهت حسگرها در شبکه‌های حسگر جهت‌دار 281 290 16971 10.22034/tjee.2023.56440.4625 FA مرضیه ورپشتی استادیار، گروه مهندسی کامپیوتر دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد ایران Journal Article 2023 05 07 Directional sensor networks (DSNs) consist of directional sensor nodes which can switch to several directions to extend their sensing ability to cover the interested area. One important problem in these networks is providing adequate coverage to fulfill the issued sensing tasks. This paper addresses the problem of selection and orientation of directional sensors for providing full area coverage in directional sensor networks. Using the notion of homology in Algebraic topology, we model the coverage of DSNs by simplicial complexes and formulate the problem of selection and orientation of directional sensors as a binary linear programming. Then, an algorithm based on irregular cellular learning automata for orientation of sensors is proposed to solve the problem in a reasonable time. The proposed algorithm works based on the size of the existing holes in the covered area. The proposed algorithm has adopted a homological approach to find holes in the sensor network. The simulation results show about 2% increase in the amount of coverage and also a significant decrease in the number of conditions and variables of the proposed optimization problem. یک شبکه حسگر جهت‌دار از مجموعه‌ای از گره‌های حسگر جهت‌دار تشکیل شده است که می‌توانند در چندین سمت تغییر جهت دهند تا پوشش ناحیه موردنظر را گسترش دهند. یکی از مسائل مهم در این شبکه‌ها فراهم کردن پوشش کافی برای انجام وظایف حسگری است. این مقاله به مسئله انتخاب جهت مناسب برای حسگرهای جهت‌دار به‌منظور ارائه پوشش کامل ناحیه در شبکه‌های حسگر جهت‌دار می‌پردازد. ما با استفاده از مفهوم مانستگی (homology) در توپولوژی جبری پوشش در شبکه‌های حسگر جهت‌دار را با استفاده از مجتمع‌های سادکی (simplicial complex) مدل می‌کنیم و مسئله انتخاب جهت مناسب برای حسگرهای جهت‌دار را به‌صورت یک برنامه‌ریزی خطی دودویی فرمول‌بندی می‌کنیم. سپس الگوریتمی مبتنی بر اتوماتای یادگیر سلولی نامنظم برای جهت‌دهی حسگرها پیشنهاد می‌کنیم. الگوریتم پیشنهادی بر اساس اندازه حفره‌های موجود در ناحیه تحت پوشش کار می‌کند. الگوریتم پیشنهادی برای یافتن حفره‌ها در شبکه حسگر از رویکردی مبتنی بر مانستگی استفاده می‌کند. نتایج شبیه‌سازی حدود 2% افزایش در میزان پوشش و همچنین کاهش چشمگیر در تعداد شرایط و متغیرهای مسئله بهینه‌سازی پیشنهادی را نشان می‌دهد.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16971_07f1f9227d53142f498082cbd34924f6.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Fabrication and numerical optimization of microfluidic-based spiral micromixer Fabrication and numerical optimization of microfluidic-based spiral micromixer 291 297 16979 10.22034/tjee.2023.54823.4573 FA سینا پورحاجی آقا گلستانی دانشکده مهندسی برق دانشگاه صنعتی سهند عادل پورمند عضو هیئت علمی دانشکده مهدسی برق، دانشگاه صنعتی سهند Journal Article 2023 01 05 In this paper, recommended spiral passive micromixer was designed and simulated. spiral design has the potential to create and strengthen the centrifugal force and the secondary flow. A series of simulations were carried out to evaluate the effects of channel width, channel depth, the gap between loops, and flowrate on the micromixer performance. These features impact the contact area of the two fluids and ultimately lead to an increment in the quality of the mixture. In this study, for the flow rate of 25 μl/min and molecular diffusion coefficient of 1×10-10 m2/s, mixing efficiency of more than 90% is achieved after 30 (approximately one-third of the total channel length). Finally, the optimized design fabricated using proposed 3D printing method. In this paper, recommended spiral passive micromixer was designed and simulated. spiral design has the potential to create and strengthen the centrifugal force and the secondary flow. A series of simulations were carried out to evaluate the effects of channel width, channel depth, the gap between loops, and flowrate on the micromixer performance. These features impact the contact area of the two fluids and ultimately lead to an increment in the quality of the mixture. In this study, for the flow rate of 25 μl/min and molecular diffusion coefficient of 1×10-10 m2/s, mixing efficiency of more than 90% is achieved after 30 (approximately one-third of the total channel length). Finally, the optimized design fabricated using proposed 3D printing method.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16979_3ba01b2ea66afb5c44aa77e9fb459250.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Content-adaptive Gradient-based Error Concealment Scheme for H.264/AVC پنهان سازی خطا مبتنی بر گرادیان و سازگار با محتوا برای H.264/AVC 299 308 16966 10.22034/tjee.2023.54721.4569 FA علی رادمهر دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل علی آقاگل زاده استاد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل سید مهدی Hosseini Andargoli دانشیار، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل Journal Article 2023 01 03 A challenging aspect of video error concealment (VEC) is reducing blockiness around the missing region. In this paper, we have devised a novel method for calculating the boundary matching distortion based on the edge direction surrounding the lost area to deal with this problem. After detecting the corresponding slice’s erroneous Macroblock (MB), it is divided into four 8×8 pixels sub-blocks. Then, the gradient of outer boundary pixels is derived and determines each side’s smoothness, which is further used for drawing the hypothetical line. Furthermore, this paper proposes a novel optimization-based model that can accurately measure boundary matching error for loss recovery. We observe better results for our proposed technique than other related VEC algorithms in terms of PSNR and SSIM. The proposed algorithm improves the average PSNR by 1.09 dB and increases the average SSIM by 0.0135 at the packet loss rate of 10%. In addition, for a PLR of 20%, the PSNR is increased by 1.28 dB, and the SSIM enhancement is 0.019. This algorithm is slightly more computationally complex than the compared methods, but it is still acceptable. Thus, by adding a few computations to the video decoder, the proposed method maintains the quality of the video, especially in the rough, damaged regions of a decoded frame. یکی از جنبه های چالش برانگیز پنهان سازی خطا در ویدیو کاهش اثر بلوکی شدن در اطراف ناحیه گم شده است. در این مقاله ما برای حل این مشکل روشی جدید مبتنی بر لبه اطراف ناحیه از دست رفته برای محاسبه میزان اعوجاج انطباق مرزی ارائه دادیم. پس از تشخیص ماکروبلوک آسیب دیده در قطعه مورد نظر، این ماکروبلوک به ۴ زیر بلوک ۸×۸ تقسیم می شود. سپس، گرادیان پیکسل‌های مرزی بیرونی به دست آمده و میزان هموار بودن اضلاع هر بلوک را تعیین می‌کند که نهایتا برای ترسیم خط فرضی استفاده می‌شود. علاوه بر این، این مقاله مدل جدیدی مبتنی بر بهینه‌سازی پیشنهاد می‌دهد که می‌تواند خطای تطبیق مرزی را برای بازگردانی نواحی از دست رفته به دقت اندازه‌گیری کند. ما نتایج بهتری را برای روش پیشنهادی نسبت به الگوریتم‌‌های پنهان‌سازی دیگر از نظر معیارهای PSNR و SSIM مشاهده کردیم. روش پیشنهادی به طور میانگین مقدار PSNR را ۰۹/۱ دسی‌بل و مقدار SSIM را ۰۱۳۵/۰ در نرخ از دست رفتن بسته‌های ۱۰ درصد افزایش داده است. به علاوه، در نرخ از دست رفتن بسته‌های ۲۰ درصد، مقدار PSNR به اندازه ۲۸/۱ دسی‌بل و مقدار SSIM به اندازه ۰۱۹/۰ بهبود پیدا کرده است. میزان پیچیدگی محاسبات این الگوریتم کمی بیشتر از روش‌های پنهان‌سازی مقایسه‌شده است اما هنوز قابل قبول است. بنابر این، با اضافه کردن مقدار کمی محاسبات به کدبردار ویدیو، روش پیشنهادی کیفیت ویدیو را مخصوصا در نواحی ناهموار و آسیب‌دیده فریم کدبرداری شده بهبود می‌دهد.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16966_dadda79cda48719a38129d198252fca7.pdf

رئیس دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز 2008-7799 53 4 2023 12 22 Improving Resilience Based on Proactive Scheduling Management in Multi-‎energy Carrier ‎Distribution Network Using Microgrids ارتقا سطح تاب آوری مبتنی بر برنامه مدیریت پیشگیرانه فعال در شبکه توزیع حامل چند انرژی با استفاده از ریز شبکه ها 309 319 16974 10.22034/tjee.2023.55940.4604 FA بهزاد تقی پور موذن گروه مهندسی برق، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی مازیار میرحسینی مقدم عضو هیات علمی گروه مهندسی برق، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی علیرضا سحاب گروه مهندسی برق، واحد لاهیجان، دانشگاه آزاد اسلامی Journal Article 2023 04 04 In recent years, due to the interconnectedness and stress on power distribution and natural gas networks, enhancing the level of resilience against severe natural events such as storms has become crucial and vital. The presence of energy storage systems in microgrids has transformed them into reliable resilience sources in electric energy distribution systems. In this regard, studying the improvement of resilience in distribution networks in the presence of microgrids holds special importance. The objective of this article is to achieve the maximum utilization of available network storage to supply critical and non-critical electrical loads while minimizing the loss of load prior to the occurrence of severe events. To this end, a multi-objective optimization algorithm, namely Ant Colony Optimization, has been employed for proactive scheduling and achieving optimal decisions within consecutive time periods. Simulation results demonstrate that increasing the number of microgrids and expanding energy storage systems in the network not only improves network loadability but also reduces the amount of lost load by 15.27%, thereby increasing the level of resilience. در سال‌های اخیر، به دلیل به هم پیوستگی و استرس شبکه‌های توزیع برق و گاز طبیعی، ارتقای سطح تاب‌آوری در برابر حوادث شدید طبیعی مانند طوفان، حیاتی و سرنوشت ساز شده است. وجود سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در ریزشبکه‌ها، آنها را به منابع انعطاف‌پذیری قابل اعتماد در سیستم‌های توزیع انرژی الکتریکی تبدیل کرده است. در این راستا، بررسی بهبود تاب آوری در شبکه های توزیع در حضور ریزشبکه ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف این مقاله دستیابی به حداکثر استفاده از ذخیره سازی شبکه موجود برای تامین بارهای الکتریکی بحرانی و غیر بحرانی و در عین حال به حداقل رساندن از دست دادن بار قبل از وقوع حوادث شدید است. برای این منظور، یک الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه، به نام بهینه سازی کلونی مورچگان، برای زمان‌بندی فعال و دستیابی به تصمیم‌های بهینه در بازه‌های زمانی متوالی استفاده شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که افزایش تعداد ریزشبکه‌ها و گسترش سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی در شبکه نه تنها بارپذیری شبکه را بهبود می‌بخشد، بلکه میزان بار از دست رفته را تا ۱۵/۲۷ درصد کاهش می‌دهد و در نتیجه سطح انعطاف‌پذیری را افزایش می‌دهد.

https://tjee.tabrizu.ac.ir/article_16974_7609c041bbcab6d681beaf6b52b9f2cd.pdf