no-img
papersaz

پایان نامه ارشد مسیریابی هرپخشی آگاه به انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم - papersaz


papersaz

ادامه مطلب

پایان نامه ارشد مسیریابی هرپخشی آگاه به انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
zip
۴ اردیبهشت, ۱۳۹۶
130000 تومان
0 فروش
130000 تومان – خرید

پایان نامه ارشد مسیریابی هرپخشی آگاه به انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم


چکیده

در سال‌های اخیر، شبکه‌های حسگر بی‌سیم مورد توجه روز‌افزون پژوهشگران قرار گرفته است.گره‌های حسگر دستگاه‌هایی دارای باتری هستند، چگونگی کاهش مصرف انرژی گره‌ها از جنبه‌های مهم این شبکه‌ها می‌باشد که می تواند طول عمر شبکه را افزایش دهد. ما یک طرح مسیریابی هرپخشی آگاه به انرژی را در شبکه‌های حسگر بی‌سیم پیشنهاد می‌کنیم که سه مدل ارائه می‌شود. 1) کاهش مصرف انرژی درطول مسیر 2) توزیع عادلانه انرژی بین گره‌ها 3) زمان انقضای مسیر. این مدل‌ها همراه با الگوریتم هارمونی،در فرآیند کشف مسیر برای انتخاب نزدیکترین سرورها به‌کار می‌رود.یک سرور در میان سرورهای مقصد، بر اساس انرژی بالاتر و زمان انقضای‌مسیر انتخاب می‌شود. نتایج شبیه‌سازی، نشان‌دهنده‌‌‌‌‌ی کاهش سربار کنترل و کاهش تاخیر در مقایسه با روش موجود مانند MQAR می‌باشد که در نهایت انرژی مصرفی در طول مسیر کاهش می‌یابد و منجر به افزایش طول عمر شبکه می‌شود.

واژه‌های کلیدی : شبکه‌های حسگر بی‌سیم- هرپخشی – انرژی- زمان انقضای مسیر

فصل اول: مقدمه

1-1.مقدمه

  شبکه حسگر بی‌سیم، مجموعه‌ای از تعداد بسیار زیادی گره‌های حسگر با ابعاد کوچک و قابلیتهای محدود هستند که به منظور حس کردن محیط پیرامون و جمع‌آوری اطلاعات مفید و مخابره کردن آنها به کاربر، مورد استفاده قرار خواهند گرفت. هرگره در یک شبکه حسگر، شامل واحد حس کننده، واحد پردازش داده ها، فرستنده-گیرنده بی‌سیم و منبع تغذیه می‌باشد. حسگر‌های هوشمند می‌توانند در هوا، زیر آب، در داخل ساختمانها نیز بکار برده شوند. از جمله کاربردهای متداول شبکه‌های حسگر، می‌توان به مقاصد نظامی، امنیت فیزیکی، کنترل ترافیک هوایی، نظارت فیزیکی، اتوماسیون صنعتی،کنترل و مدیریت شرایط بحرانی و تحقیقات در حیات جانداران اشاره کرد. با وجود کاربرد بی‌حد و اندازه شبکه حسگر بی‌سیم، این شبکه‌ها محدودیت‌هایی نیز دارند. طراحی پروتکل‌های مسیریابی در شبکه حسگر بی‌سیم، تحت تاثیر چالش‌های زیادی قرار دارد. این عوامل باید به نحوی مشکلات را حل کنند که در شبکه حسگر بی‌سیم ارتباط موثری به دست آید. درادامه، چند نمونه از چالش‌های مسیریابی و مشکلات طراحی که روی فرآیند مسیریابی درشبکه حسگر بی‌سیم تاثیر می‌گذارند به طور خلاصه مطرح می‌شود:

  ظرفیت انرژی محدود: گره‌های حسگر توان انرژی محدودی دارند و استقرار تصادفی در زمین‌های سخت شارژ دوباره یا جایگزینی باتری خالی غیر‌ممکن است.

  جمع‌آوری داده: از آنجایی که گره‌های حسگر ممکن است داده‌های تکراری قابل توجهی ایجاد کنند، بسته‌های مشابه از گره‌های متعدد را می‌توان به نحوی جمع‌آوری نمود که تعداد انتشارات کاهش یابد.

 مقیاس پذیری: پروتکل‌های مسیریابی باید قادر به گسترش با توجه به اندازه شبکه باشند. همچنین، حسگرها ممکن است لزوما همان قابلیت‌ها را از نظر انرژی، پردازش، سنجش و ارتباطات خاص نداشته باشند.

 پویایی شبکه: توپولوژی یک شبکه حسگر بی‌سیم با توجه به اضافه کردن حسگر، حذف، خطای گره، آسیب ها یا تخلیه انرژی اغلب تغییر می‌کند. همچنین، گره‌های حسگر توسط یک رسانه بی‌سیم که پر سر و صدا، مستعد خطا و زمانبر است، متصل می‌شوند. بنابراین، مسیریابی باید پویایی‌ توپولوژی شبکه را در نظر بگیرد.

 تاخیر: برخی برنامه‌های کاربردی نیاز دارند که یک پیام در یک زمان خاصی تحویل داده شوند، در غیر اینصورت پیام بی‌فایده می‌شود یا محتوای اطلاعات آن پس از زمان محدودی کاهش می‌یابد. بنابراین، یکی از اهداف اصلی پروتکل‌ها، کنترل کامل تاخیر شبکه است.

 منابع سخت‌افزاری محدود: گره‌های حسگر نیز دارای پردازش و قابلیت‌های ذخیره‌سازی محدودی هستند و بنابراین تنها عملیات محاسباتی محدودی را اجرا می‌کنند. این محدودیت‌های سخت‌افزاری ممکن است در توسعه نرم افزار و طرح پروتکل شبکه برای شبکه‌های حسگر چالش‌هایی ایجاد کنند.

 مسیریابی هرپخشی یک راه مهم برای ارتباط از لحاظ منابع، نیرومندی و بهره‌وری برای خدمات برنامه‌های کاربردی تکرار‌شونده می‌باشد. مسیریابی هرپخشی به گره منبع اجازه می‌دهد تا بسته‌ها را در یک مجموعه از چند گره مقصد، به یک گره واحد انتقال دهد. ایده‌ای که پشت این طرح مسیریابی وجود دارد این است که زمانی که یک گره می خواهد یک بسته را بفرستد در میان تعدادی از گره‌های مقصد تنها و تنها به یک گره واحد انتقال می‌دهد و انتخاب این گره با توجه به معیارهای ویژه‌ای است که در ادامه گفته خواهد شد. شبکه‌های حسگر بی‌سیم به دلیل کاربردی که در محیط‌های نظارت، ایجاد امنیت، معادل زیرزمینی و سالم دارند، توجه بسیاری را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، مهمترین اهمیت شبکه حسگر بی‌سیم گره‌های حسگر است که روی منابع انرژی محدودی اجرا می‌شوند. علاوه بر این، در بسیاری از کاربردها، مثل میادین جنگ، جنگل‌های انبوه و غیره، گره‌های حسگر به دلیل ماهیت چنین محیط‌هایی به سادگی قابل دسترسی نیستند و در نتیجه نمی‌توان دوباره آنها را شارژ نمود. بنابراین حفاظت انرژی گره‌های حسگر برای به حداکثر رساندن طول عمر شبکه، یکی از مهمترین چا‌‌لش‌های شبکه حسگر بی‌سیم است. درنتیجه، برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی گره‌های حسگر برای عملیات طولانی مدت شبکه حسگر بی‌سیم ، به تحقیقات بیشتری نیاز است. یکی از روش‌های ذخیره مصرف انرژی طرح مسیریابی هرپخشی است. در این نوع مسیریابی بسته‌ی انتقالی فقط به یک گره واحد فرستاده می‌شود، و تنها گره‌هایی برای انتقال انتخاب می‌شوند که ثبات بهتر و انرژی بیشتری داشته باشند، و از این رو تعداد گره‌های کمتری در مسیریابی دخالت دارند و این تعداد کم باعث جلوگیری از سربار و تداخل می‌شوند در نتیجه تاخیر کاهش می‌یابد و زمانیکه تاخیر کاهش پیدا کند، طول عمر شبکه افزایش پیدا می‌کند و باعث کاهش انرژی می‌شود. در این تحقیق ما قصد آن را داریم تا با طرح مسیریابی هرپخشی با در نظر گرفتن پارامترهایی از قبیل ثبات و انرژی گره و توزیع مناسب مصرف انرژی بین گره‌های حسگر و زمان انقضای مسیر، مسیری را انتخاب کنیم که بتواند پایدارتر باشد و گره‌های انتخابی دچار مرگ زودرس نشوند. مسیری که انتخاب می‌کنیم از این رو مبتنی برکیفیت سرویس است که دارای بیشترین پهنای باند و کمترین تاخیر باشد، و زمانی که تاخیر پایین باشد خود باعث افزایش انرژی می‌شود. و هدف از طرح مسیریابی هرپخشی نیز همین است.

فهرست مطالب

فصل اول:مقدمه……………………………………………………………………………………………………………….

1-1.مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. ..

1-2.طرح موضوع………………………………………………………………………………………………………………… .

1-3.خلاصه روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………..

1-4.سوالات تحقیق…………………………………………………………………………………………………………….. ..

1-5.فرضیات……………………………………………………………………………………………………………………… ..

1-6.اهداف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………… .

1-7.روش تحقیق و مراحل انجام پایان نامه…………………………………………………………………………………. ..

1-8.مراحل انجام پایان نامه…………………………………………………………………………………………………… ..

1-9.ساختار پایان نامه…………………………………………………………………………………………………………. .

فصل دوم: ادبیات موضوع…………………………………………………………………………………………………. ..

2-1.مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………. ..

2-2.طبقه بندی روش های کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر………………………………………………….

2-2-1.چرخه‌ی وظایف………………………………………………………………………………………………………….

2-2-1-1.کنترل توپولوژی……………………………………………………………………………………………………….

2-2-1-2.مدیریت توان………………………………………………………………………………………………………….

2-2-2.روش های داده‌گرا……………………………………………………………………………………………………..

2-2-2-1.کاهش میزان داده…………………………………………………………………………………………………..

2-2-3.روش های مبتنی بر قابلیت تحرک………………………………………………………………………………….

2-3.ملاحظات طراحی اولیه پروتکل‌های هرپخشی مبتنی بر کیفیت سرویس…………………………………………

2-3-1. برآورد منابع…………………………………………………………………………………………………………….

2-3-2. کشف مسیر…………………………………………………………………………………………………………..

2-3-3. رزرو منابع………………………………………………………………………………………………………………

2-3-4. نگهداری مسیر………………………………………………………………………………………………………..

2-3-5. انتخاب مسیر………………………………………………………………………………………………………….

2-4.مفهوم مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم……………………………………………………………………

2-5.طرح مسیریابی هرپخشی……………………………………………………………………………………………..

2-6.پس زمینه‌ای از الگوریتم هارمونی……………………………………………………………………………………..

2-7.نتیجه‌گیری………………………………………………………………………………………………………………..

 

فصل سوم: مسیریابی هرپخشی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم…………………………………………………

3-1.مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….

3-2.روش های مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی سیم……………………………………………………………….

3-2-1.مسیریابی مسطح……………………………………………………………………………………………………..

3-2-2.مسیریابی مبتنی بر مکان…………………………………………………………………………………………….

3-2-3.مسیریابی سلسله مراتبی…………………………………………………………………………………………..

3-3.ویژگی های مسیریابی در شبکه حسگر بی سیم……………………………………………………………………

3-4.طرح مسیریابی هرپخشی………………………………………………………………………………………………..

3-5.بهره برداری از هرپخشی………………………………………………………………………………………………….

3-6.مسیریابی هرپخشی……………………………………………………………………………………………………..

3-7.پاسخگویی به بسته های هرپخشی……………………………………………………………………………………..

3-8.نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………..

فصل چهارم: روش پیشنهادی……………………………………………………………………………………………….

4-1.مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………

4-2. معرفی الگوریتم هارمونی………………………………………………………………………………………………….

4-3.مراحل الگوریتم هارمونی…………………………………………………………………………………………………..

4-4.پیش فرض‌ها…………………………………………………………………………………………………………………. .

4-5.مراحل روش پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………… .

4-6.مدل زمان انقضای مسیر در مسیریابی هرپخشی………………………………………………………………………..

4-7.ایجاد مسیر در مسیریابی هرپخشی……………………………………………………………………………………… .

4-8.بسته های درخواست مسیر، بسته پاسخ مسیر و خطای مسیر……………………………………………………. .

4-9.حافظه نهان اطلاعات مسیریابی………………………………………………………………………………………….. .

4-10.فرآیند کشف مسیریابی هرپخشی……………………………………………………………………………………… .

1-11-4. فاز درخواست……………………………………………………………………………………………………………. .

2-11-4. فاز پاسخ……………………………………………………………………………………………………………….. .

4-11.فرآیند نگهداری مسیر در مسیریابی هرپخشی………………………………………………………………………. .

4-12.نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………….. .

فصل پنجم : شبیه سازی و تحلیل نتایج………………………………………………………………………………… .

5-1.مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………….

5-2.پارامترهای شبیه‌سازی…………………………………………………………………………………………………… .

5-3.روش پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………. .

5-4.تحلیل نتایج………………………………………………………………………………………………………………….. .

5-5.جمع بندی……………………………………………………………………………………………………………………..

فصل ششم: جمع بندی و پیشنهادات……………………………………………………………………………………..

6-1.مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………

6-2.یافته‌های پژوهش………………………………………………………………………………………………………………

6-3.نوآوری پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………..

6-4. پیشنهادها………………………………………………………………………………………………………………………

فهرست جداول

جدول(4-1): جدول پایگاه داده لینک در گره میانی ……………………………………………………………………………….

جدول(4-2): حافظه نهان اطلاعات مسیریابی در گره مشتری…………………………………………………………………..

جدول(5-1): پارامترهای مورد استفاده در شبیه‌سازی…………………………………………………………………………….

فهرست اشکال

شکل(2-1). مقایسه میزان مصرف انرژی در قسمت های مختلف گره………………………………………………………. .

شکل(2-2). طبقه بندی طرح های کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر…………………………………………….. .

شکل(2-3). چگونگی انتشار داده درشبکه حسگر بی‌سیم…………………………………………………………………. ..

شکل(4-1). شبه‌کد الگوریتم روش پیشنهادی………………………………………………………………………………… ..

شکل(4-2). فلوچارت الگوریتم هارمونی برای مسیریابی در شبکه حسگر بی‌سیم……………………………………… ..

شکل(4-3). توپولوژی شبکه…………………………………………………………………………………………………….. ..

فهرست نمودار

نمودار(5-2). متوسط تاخیر انتها به انتها نسبت به تعداد سرویس گیرنده‌ها…………………………………………………

نمودار(5-1). سربار کنترل نسبت به تعداد سرویس گیرنده…………………………………………………………………….

 



موضوعات :

درباره نویسنده

papersaz 161 نوشته در papersaz دارد . مشاهده تمام نوشته های

دیدگاه ها


پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *