پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک

word 888 KB 30903 92
1394 کارشناسی ارشد مهندسی الکترونیک
قیمت: ۱۱,۹۶۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

    گرایش : برق قدرت

    چکیده

     

    یکی از چالش های مهم طراحی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، طولانی کردن طول عمر سیستم (گره)  است، در حالیکه به کیفیت سرویس قابل قبولی برای کاربردها دست یافت. طولانی کردن عمر گره  با کاهش مصرف انرژی ارتباط مستقیم دارد . در WSN، هر گره حسگر با توان باتری کار می کند و در اکثر موارد مخصوصا در محیط های دور و خصمانه امکان شارژ مجدد و جایگزینی آسان نیست. به دلیل قابلیت های محدود گره های حسگر، معمولا مطلوب است که WSN باید با تراکم بالا گسترش یابد و بنابراین افزونگی می تواند برای افزایش و بهینه سازی طول عمر شبکه بکار گرفته شود. در این پایان نامه ابتدا به بررسی الگوهای تحقیق شده با هدف افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، می پردازیم سپس  یک الگوریتم بهینه سازی طول عمر و خود تثبیتی موثر برای تقویت طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، مطرح می کنیم. الگوریتم ما به دنبال ایجاد مقاومت با حفظ مجموعه ی لازم گره های در حال عمل و جایگزینی گره های خراب در صورت نیاز می باشد. برخی از نتایج تئوری و شبیه سازی را ارائه می کنیم که بطور کامل سودمندی الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهند.

    کلمات کلیدی : بهینه سازی طول عمر، شبکه های حسگر، الگوریتم قابلیت اطمینان خود تثبیت، توزیع وایبل

    یک شبکه حسگر بیسیم  [1](WSN) از تعداد زیادی نودهای حسگر تشکیل شده که به صورت متراکمی در اطراف پدیده فیزیکی مورد نظر پخش شده اند . این شبکه ها ، حداقل امکان محاسباتی و برخی ابزارهای حسی را برای حس پارامترهایی نظیر دما ، نور ، لرزش ، صدا ، تابش ، رطوبت و ... دارا می باشند .  پارامترهای ارزیابی شبکه های حسگر بیسیم (WSN) عبارتند از :

    طول عمر

    محدوده پوشش

    هزینه و سادگی در استفاده

    زمان پاسخگویی : کاربردهای بلادرنگ

    دقت : کاربردهای محیطی

    امنیت

    نرخ نمونه گیری موثر

    علیرغم قابلیتهای بیشماری که این گره ها دارند ، اما به دلیل اینکه انرژی آنها به وسیله باتری هایی با توان محدود تامین می شود ، طول عمر آنها محدود خواهد بود . در حقیقت محدودیت انرژی گره ها و طول عمر شبکه یکی از چالشهای مهم بر سر راه این شبکه هاست . در میان عوامل مختلف مصرف انرژی ، مسیریابی داده ها یکی از مهمترین عوامل به حساب می آید . در این پایان نامه با تکیه بر موضوع کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه های حسگر بیسیم به توضیح و بررسی  این چالشها می پردازیم .

     

     

    1-2- بیان مسئله

    در سالهای اخیر، پیشرفت تکنولوژی مخابرات و صنعت قطعات الکتریکی و الکترونیکی خرد، منجر به ساخت سنسورهایی کوچک و نسبتا ارزان شده که از طریق یک شبکه بی سیم با یکدیگر در ارتباطند . این شبکه ها که شبکه های سنسور بی سیم خوانده می شوند، به ابزار مناسبی برای استخراج داده از محیط اطراف و مانیتورینگ رویدادهای محیطی تبدیل شده اند و کاربردهای آنها در زمینه های خانگی، صنعتی و نظامی، روز به روز در حال افزایش است . شبکه های حسگر بی سیم مجموعه ای از گره های حسگر کوچک می باشند که توانایی نظارت و حس محیط پیرامون خود و ارسال داده های حس شده را به یک ایستگاه اصلی دارند.  محدود بودن انرژی موجود در گره ها، چالش اساسی شبکه های حسگر می باشد که بقای شبکه را تحت تاثیر خود قرار میدهد . از طرفی به خاطر وجود تعداد بسیا ر زیاد سنسور در شبکه و یا عدم امکان دسترسی به آنها، تعویض یا شارژی باتری سنسورها عملی نیست . به همین دلیل ارائه روشهایی جهت مصرف بهینه انرژی که در نهایت باعث افزایش  عمر شبکه شود، به شدت احساس می شود . پژوهش های قبل نشان داده است که با سازماندهی گره های شبکه در خوشه هایی، می توان به کارایی بیشتر انرژی به افزایش عمر شبکه منتهی می شود . در اکثر پژوهش ها به مدت زمان طی شده تا موقع مرگ اولین یا آخرین گره شبکه ، عمر شبکه گفته می شود .

    1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق

    شبکه های حسگر بی سیم که معمولاً حاوی صدها یا حتی هزاران گره حسگر ارزان قیمت هستند، یک راه حل ایده آل برای کاربردهای مختلف نظارتی و تجسس، از جمله کنترل ترافیک، مراقبت بهداشتی، نظارت محیطی، دیده بانی میدان جنگ و  ...  می باشند با توجه به محدودیت های گره های حسگر از نظر منابع انرژی ،  گسترش بدون مراقبت گره های حسگر در محیط عملیاتی و همچنین ماهیت کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم برقراری امنیت در این شبکه ها امری مهم و در عین حال مشکل می باشد. از آنجا که مراقبت گره های حسگر رابطه تنگاتنگی با طول عمر آنها دارد و عمر شبکه های حسگر، نوعاً کوتاه است  و دلیل آن  محدودیت انرژی منبع تغذیه می باشد ارائه الگوهای ساختاری مناسب و ارائه روشهای مدیریتی و الگوریتمهای مطلع از توان با هدف افزایش طول عمر شبکه حسگر از جمله مباحث مهم تحقیقاتی است.  ما در این پایان نامه به بررسی این راهکارها و الگوریتم های مناسب می پردازیم.

    1-4- اهداف پژوهش

    این پژوهش در راستای رسیدن به اهداف ذیل شکل گرفته است :

    1-4-1- هدف اصلی

    شناسایی و بررسی  راهکارهای موثر جهت بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از الگوریتم ممتیک .

    1-4-2 - اهداف فرعی

    1- شناسایی راه حل های موثر جهت افزایش طول عمر شبکه در نتیجه ایجاد تعادل در مصرف انرژی .

    2- بررسی اهمیت مصرف بهینه انرژی در  شبکه های سنسور بی سیم .

    1-5 سوالات تحقیق

    1-5-1- سوال اصلی

    بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از الگوریتم ممتیک چگونه ممکن است؟

    1-5-2- سوالات فرعی

    1-  موثرترین نتیجه ایجاد تعادل در  مصرف انرژی در شبکه بی سیم چیست ؟

    2- کنترل ازدحام چگونه باعث طول عمر شبکه حسگر بی سیم می شود ؟

    1-6- فرضیات تحقیق

    1-6-1- فرضیه اصلی

    کنترل ازدحام در شبکه منتج به  ایجاد تعادل در مصرف انرژی خواهد شد که در این صورت ما شاهد افزایش طول عمر شبکه و بهینه سازی مصرف انرژی خواهیم بود .

    1-6-2- فرضیات فرعی

    1-  ایجاد تعادل در مصرف انرژی منتج به  طولانی تر شدن عمر شبکه می گردد .

    2- کنترل ازدحام در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از کاهش مصرف انرژی باعث طول عمر شبکه های حسگر بی سیم می شوند.

    1-7- تعاریف اصطلاحات

    1-7-1- تعریف عمر شبکه

    به مدت زمان طی شده تا موقع مرگ اولین یا آخرین گره شبکه ، عمر شبکه گفته می شود .

    1-7-2- تعریف الگوریتم ممتیک

    الگوریتم memetic یک استراتژی جستجو در میان مجموعه ای از عوامل بهینه ساز است که به صورت رقابتی یا همکاری در کنار هم قرار گرفته انددر الگوریتم memetic یک مجموعه از راه حل ها را برای حل مسئله در دست داریم

    1-7-3- تعریف ازدحام در شبکه

    هرگاه نیاز بیش از ظرفیت باشد ازدحام به وجود می آید. در شبکه های کامپیوتری نیز هنگامی که بسته های زیادی در قسمتی از زیر شبکه وجود داشته باشد،کارایی کاهش می یابد . این وضعیت ازدحام نامیده می شود.

    1-8- طرح تحقیق و شیوه تجزیه و تحلیل داده ها

    با توجه به اینکه هدف تحقیق بررسی روشهای موثر جهت بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از الگوریتم ممتیک می باشد، نوع مطالعه میدانی و بررسی مقالات مرتبط در این زمینه است.برای این موضوع سایتهای مختلف از جمله Elsevier  و Springer مورد جستجو قرار می گیرد.

    از آنجایی که این پژوهش بر روی موضوع مینیمم کردن مصرف انرژی  تکیه دارد برای تحلیل داده ها از نرم افزار مطلب استفاده شده است.

    تاریخچه شبکه های حسگر بیسیم

    شروع پژوهش در این زمینه  به حدود سال 1980 بر می گردد که آژانس پروژه های تحقیقات پیشرفته دفاعی موسوم به( DARPA )[2] مشغول کار روی برنامه شبکه های بی‌سیم توزیع شده (DSN)[3] بود یعنی زمانی که آرپانت ( شبکه قبل از اینترنت) با وسعتی حدود 200 هاست در دانشگاهها و مراکز علمی مشغول به کار بود. DSN ها یعنی نودهای حسگری که از لحاظ جغرافیایی پراکنده اما با هم تعامل و همکاری می کنند علاوه بر این  هر کدام خود مختار و خود گردان می باشند و این شبکه ها اطلاعات به سمت نودی که بهترین توانایی را در استفاده از این اطلاعات داشت مسیر یابی می شد عموم مولفه هایی که در یکDSN به کار می رفت عبارت بودند از حسگر ها ( صوتی و ... ) ، ارتباط ، تکنیک های پردازشی و الگوریتم ها و نرم افزار های توزیعی.محققان دانشگاه ملون سیستم عامل ارتباط گرا موسوم به Accent را ارائه کردند که با انعطاف پذیر بودن و دسترسی شفاف به منابع توزیع شده می توانست یک DSN با قابلیت فلورانس خطا را آماده کند. یکی از کاربردهای پیاده سازی شده DSN که توسط دانشگاه صنعتی ماساچوست ایجاد شد سیستم ردیاب بالگرد بود که از تعدادی میکروفن های صوتی و سپس تکنیک های تطبیق و ربایش سیگنال استفاده می شد. اما در راستای تحقیقات اولیه روی شبکه های حسگر به خصوص DSN ها ، تکنولوژی هنوز به طور کامل آماده نبود،ٍبه طور نمونه حسگر ها نسبتاً بزرگ بودند ( بعنوان مثال یک جعبه کفش یا بزرگتر ) که این خود دامنه کاربردی این شبکه ها را کم می کرد.بعلاوه DSN های اولیه سازگاری زیادی با اتصالات بی‌سیمی نداشتند اما پیشرفت های اخیر در محاسبات و ارتباطات و تکنولوژی های میکروالکترومکانیک تحول مهمی را در پیدایش شبکه‌های حسگر بی‌سیم بوجود آورد.اولین حرکت در تحقیقات شبکه‌های حسگر بی‌سیم در حدود سال 1998 رقم خورد و از آن به بعد نظر محققان زیادی را در سرتاسر دنیا به خود جلب کرد.در تحقیقات جدیدی که روی شبکه های حسگر انجام می گیرد امکانات و تکنولوژیهای شبکه ای بسیار برای محیط های ادهاک با داینامیکی بالا مناسب می باشند و تمرکز کار روی حسگرهای بی‌سیم بیشتر و بیشتر شد علاوه بر اینکه نود های حسگر سایز کوچکتر و قیمت ارزانتری دارند و در نتیجه کاربرد های زیادتری را می توان از آن ها داشت کاربردهایی همچون نظارت های محیطی ، شبکه های حسگر خودرویی و شبکه های حسگر بدنی و غیره. مجددا DARPA بعنوان یک پیش رو، در تحقیقات شبکه های حسگر کار خود را با تحقیق روی برنامه ای به نام SensIT آغاز نمود که در آن شبکه های حسگر فعلی را مجهز به قابلیت های همچون شبکه های ادهاک، پرس و جوی داینامیک و ایجاد توانایی چند وظیفه گی و دوباره برنامه نویسی در آنها بود. در همان زمان IEEE شبکه هایی با هزینه هایی کمتر و توانایی های بالاتر از شبکه های حسگر را معرفی کرد و به عنوان استاندارد IEEE 802.15.4 برای شبکه های بی‌سیم شخصی با نرخ داده پایین معرفی شد و به دنبال آن اتحادیه ZigBee استانداردهای موسوم به استاندارد های ZigBee را منتشر کرد که در آن تعدادی پروتکل ارتباطی سطح بالا که توسط شبکه‌های حسگر بی‌سیم بکار می رفت را معرفی می کرد و اکنون شبکه‌های حسگر بی‌سیم یکی از مهم ترین تکنولوژیهای قرن 21 می باشند کشورهایی همچون چین شبکه‌های حسگر بی‌سیم را بعنوان یک استراتژی ملی در راس برنامه های تحقیقاتی خود قرار داده است.هم چنین دید تجاری به شبکه‌های حسگر بی‌سیم نیز در بسیاری از کمپانی های معروف در حال افزایش است. مشابه اغلب فناوریهای دیگر، کاربردهای نظامی محرک اصلی برای تحقیقات و توسعه درزمینه شبکه های حسگر بوده است.

    از دیدگاهی دیگر و به طور اجمال ، تاریخچه پیدایش شبکه های حسگر بی سیم [4](WSN) را  می توان به صورت چهار فاز و مرحله جدا در نظر گرفت. این چهار فاز به صورت مختصر در زیر آمده اند .

    فاز اول، شبکه های حسگر نظامی دوران جنگ سرد است. در دوران جنگ سرد سیستم ارزیابی صوتی[5]  ، سیستمی متشکل از حسگرهای صوتی در زیر اقیانوسها برای آشکارسازی و ردیابی زیردریایی های کشور شوروی به کار گرفته شد. پس از آن سالها نیز،  همچنان شبکه های پیچیده صوتی برای کنترل و ردگیری زیردریایی ها استفاده می شد. سیستم SOSUS هم اکنون نیز برای سازمانهایی که در زمینه اقیانوسشناسی و مدیریت هوایی فعالیت دارند، برای کنترل فعالیتهای زمین لرز های در داخل اقیانوسها و یا بررسی رفتار موجودات داخل آنها به کار گرفته می شوند. همچنین در طول جنگ سرد، شبکه های مربوط به رادارهای دفاع هوایی بهینه سازی شده و برای دفاع از ایالات متحده و کانادا استفاده شدند. شبکه هایی با ساختار سلسله مراتبی[6] (پردازش در سطوح متوالی و انتقال اطلاعات از عامل به وجود آورنده آن به دست کاربر ) رشد کردند و در بیشتر موارد، عامل انسانی نقش اساسی و کلیدی در سیستمها ایفا می کرد ( پردازش سیگنالهای صوتی، تغییر اطلاعات و ترکیب آنها ).

    فاز دوم، ابتکارات مرکز پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی[7]  (DARPA) بود.  انگیزه اصلی برای تحقیق پیشرفته بر روی شبکه های حسگر، در اوائل سال  1980 و به وسیله DARPA ، حمایت شدند، به وجود آمد. در این زمان، آرپانت   (نسل اولیه اینترنت فعلی) با دویست میزبان در دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی استفاده می شد و آر. کان[8] (بنیانگذار پروتکل (TCP/IP مدیر سازمان فنون پردازش اطلاعات در DARPA بود.  او می خواست بداند که آیا میتوان روش آرپانت را به شبکه های حسگر کشاند. در آن زمان چنین  ایده ای با نبودن کامپیوترهای شخصی و ایستگاههای کاری، پردازش ضعیف و انتقال اطلاعات با سرعت پایین یک فکر جاه طلبانه به شمار می آمد. در واقع یکی از برنامه های DARPA ، در آن زمان آن بود که شبکه های حسگر توزیع شده را به صورت گره های حسگر توزیع شده ای که بسیار کم هزینه هستند و می توانند در یک حالت اشتراکی و به صورت خودگردان کار کنند به کار گیرند. در حقیقت این اهداف تقریباً همان چیزهایی بود که امروزه برای شبکه های حسگر بی سیم انتظار داریم.

    تجهیزات برای شبکه حسگر پخش شده در سال 1978 معرفی شدند. این تجهیزات شامل حس کننده ها (اغلب صوتی)،  ارتباطی، روشهای پردازش و الگوریتمها ( شامل الگوریتمهای مکان یابی برای حس کننده ها ) و نرم افزارهای پخش شده[9]  ( قابل تغییر به طور دینامیکی بر روی سیستمها و زبانهای برنامه نویسی ) بودند.  به دلیل آن که در آن زمان DARPA قویترین حمایت کننده تحقیقات هوش مصنوعی[10] بود، بازار فروش محصولات بیشتر در این زمینه فعال بود. ( آشکارسازی سیگنال و روشهای حل مسائل به صورت گسترده). به دلیل فقر امکانات و فناوری،برنامه شبکه های حسگر پخش شده مجبور شد با کمک روش محاسبات گسترده، پردازش سیگنال، ردگیری و محل آزمایش موجود حل شود.

    تحقیقات در دانشگاه کارنجی ملون و پترزبورگ[11] بر روی تهیه نرم افزاری که دارای قابلیت انعطاف و استفاده از منابع گسترده مورد نیاز برای مقاومت در برابر خرابی در شبکه های حسگر پخش شده باشد، متمرکز شد. آنها یک سیستم عامل به نام ACCENT تولید کردند که در آن امکاناتی از قبیل انتقال در شبکه، امکان بنا کردن دوباره سیستم و نوسازی شبکه وجود داشت .این سیستم عامل، سیستم عامل MACH را تکمیل کرد و از این رو توانست حالت تجاری به خود بگیرد. از کارهای دیگر این مرکز تحقیقات می توان به وجود آوردن پروتکلهایی برای ایجاد ارتباط جهت پردازش داخلی در شبکه برای حمایت از نوسازی دینامیکی محاسبات مربوط به ارتباط فعال، ساخت زبان مخصوص واسط برای ساختن نرم افزار سیستم پخش شده و یک سیستم برای به وجود آوردن تعادل در بار دینامیکی و اصلاح خطا در نرم افزار شبکه پخش شده بود. در آن زمان تمامی این کارها به وسیله محیط آزمایش داخلی با منابع سیگنال، حس کننده های صوتی و کامپیوترهای VAX که بوسیله اترنت به یکدیگر وصل بودند، مورد ارزیابی قرار می گرفت. محققین دانشگاه ماساچوست[12] ، تلاش خود را بر روی روشهای پردازش سیگنال هوشمند، برای چرخبال های ردگیر با استفاده از آرایه های پخش شده ای از میکروفنهای صوتی و به کمک تجهیزاتی که از روشهای تطبیق و خلاصه سازی ( حذف اطلاعات جزئی در سطوح پایین سیگنال و استفاده از سطوح بالاتر سیگنال یا قله سیگنال ) بهره می گرفتند، متمرکز کرده بودند. آنها ساختاری مفهومی برای تفکر درباره سیستمهای پردازش سیگنال با الهام از آنچه که سیگنالهای دنیای واقعی را انسان به صورت داخلی، پردازش و تفسیر می کند تهیه کردند.  با کمک تجربیات مدل انسانی، روشی برای افزایش بهره سیگنال به نویز در محیطهای پر نویز ساخته شد. علاوه بر این MIT ، زبان پردازش سیگنال و محیط محاسبه میان- کنشی[13] برای آنالیز داده در این شبکه ها و بهسازی الگوریتم را به وجود آورد.

     

    [1] - Wireless Sensor Networks

    [2] -Defense Adyanced Researched Projects Agency(DARPA)

    [3] -DSN :Diributed Sensor Networkes

    [4] - Wireless sensor networks (WSN)

    [5] - Sound Surveillance System (SOSUS)

    [6] - Hierarchical

    [7] - Defense Advanced Researched Projects Agency (DARPA)

    [8] - R.Kahn

    [9] - Self-Location Software

    [10] - Artificial Intelligence

    [11] - Carengie Mellon and Pittsburg

    [12] - Massachusetts Institute of Technology (MIT)

    [13] - Interactive Computing Environment

    Abstract

    One of the main design challenges in Wireless Sensor Networks (WSN) is to prolong the system lifetime, while achieving acceptable quality of service for applications. In WSN, each sensor node is battery powered and it is not convenient to recharge or replace the batteries in many cases, especially in remote and hostile environments. Due to the limited capabilities of sensor nodes, it is usually desirable that a WSN should be deployed with high density and thus redundancy can be exploited to increase the network’s lifetime. In this paper, we introduce an efficient lifetime optimization and self-stabilizing algorithm to enhance the lifetime of wireless sensor networks especially when the reliabilities of sensor nodes are expected to decrease due to use and wear-out effects. Our algorithm seeks to build resiliency by maintaining a necessary set of working nodes and replacing failed ones when needed. We provide some theoretical and simulation results, that fully demonstratethe usefulness of the proposed algorithm.

    Keywords:Lifetime optimization, Sensor networks , Reliability Self-stabilizing algorithm ,Weibull distribution

  • فهرست:

    فهرست مطالب

     

    چکیده. 1

    فصل اول کلیات... 2

    1-1- مقدمه. 3

    1-2- بیان مسئله. 4

    1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق.. 4

    1-4- اهداف پژوهش... 5

    1-4-1- هدف اصلی.. 5

    1-4-2 - اهداف فرعی.. 5

    1-5 سوالات تحقیق.. 5

    1-5-1- سوال اصلی.. 5

    1-5-2- سوالات فرعی.. 5

    1-6- فرضیات تحقیق.. 5

    1-6-1- فرضیه اصلی.. 5

    1-6-2- فرضیات فرعی.. 6

    1-7- تعاریف اصطلاحات.. 6

    1-7-1- تعریف عمر شبکه. 6

    1-7-2- تعریف الگوریتم ممتیک... 6

    1-7-3- تعریف ازدحام در شبکه. 6

    1-8- طرح تحقیق و شیوه تجزیه و تحلیل داده ها 6

    فصل دوم ادبیات و پیشینه پژوهش.... 7

    2-1 تاریخچه شبکه های حسگر بیسیم. 8

    2-2- ویژگی های عمومی  شبکه های حسگر بیسیم (WSN). 13

    2-2- 1 ساختار ارتباطی شبکه های حسگر. 14

    2-2-2 فاکتورهای طراحی.. 14

    2-2-3 تحمل خرابی.. 14

    2-2-4 قابلیت گسترش... 15

    2-2-5 هزینه تولید. 15

    2-3- ویژگی های سخت افزاری.. 15

    2-4 ویژگی های منحصر به فرد یک شبکه حس گر بیسیم (WSN). 17

    2-5 کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم. 18

    2-5-1 ایجاد امنیت.. 18

    2-5-2 محیط و موجودات زنده. 19

    2-5-3 صنعت.. 19

     2-5-4 کنترل ترافیک... 19

    2-6 چالش های شبکه های حسگر بیسیم. 20

    2-7 مفاهیم قابل بحث و تحقیق در شبکه های حسگر بیسیم. 23

    2-7-1 تنگناهای سخت افزاری.. 23

    2-7-2 توپولوژی.. 23

    2-7-3 قابلیت اطمینان.. 24

    2-7-4 مقیاس پذیری.. 24

    2-7-5 قیمت تمام شده. 25

    2-7-6 شرایط محیطی.. 25

    2-7-7  رسانه ارتباطی.. 25

    2-7-8 توان مصرفی گره ها 25

    2-8 مفهوم مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم. 26

    2-9 چالشهای مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم.. 28

    فصل سوم کنترل ازدحام و  روشهای پیشنهاد شده برای مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم.. 33

    3-1 مقدمه. 34

    3-2 ازدحام در شبکه. 34

    3-3 کنترل ازدحام. 35

    3-4 تفاوت بین کنترل ازدحام و کنترل جریان.. 36

    3-5 اصول کلی در کنترل جریان.. 36

    3-6 سیاستهای پیشگیری از ازدحام. 37

    3-7 روشهای مسیریابی.. 38

    3-7-1 روش ارسال سیل آسا 38

    3-7-2 روش های مبتنی بر خوشه بندی.. 41

    3-7-3 روش مبتنی بر زنجیر. 46

    3-7-4 روش های مبتنی بر انرژی باقیمانده هر گره (آگاه از انرژی) 48

     

    فصل چهارم شبیه سازی... 51

    4-1 مقدمه. 52

    4-2 اصول پایه و مدل حس کردن.. 54

    4-3 الگوریتم پیشنهادی.. 55

    4-4 آنالیز توزیع طول عمرهای آتی.. 56

    4-5 نرخ بیداری گره. 58

    4-6 فرمولاسیون مسئله. 60

    4-7 الگوریتم خود تثبیتی.. 61

    4-8 اثبات های خود تثبیتی.. 61

    4-9 آنالیز تئوری : آنالیز پیچیدگی پیام. 62

    4-10 آنالیز قابلیت اطمینان.. 65

    4-11شرح اجمالی پروتکل های PEAS و PCP.. 67

    4-11-1 الگوریتم PEAS.. 67

    4-11-2 الگوریتم PCP.. 68

    4-12 نتایج شبیه سازی.. 69

    فصل پنجم نتیجه گیری... 76

    نتیجه گیری.. 77

    منابع. 78

    Abstract. 83

    منبع:

    شبکه های کامپیوتری ،  اندرواس تنن باوم، ترجمه دکتر پدرام.

    نشریه فناوری اطلاعات ، صنعت هوشمند،  سال 16/ شماره 2 و 3 پیاپی 143 و144 / اردیبهشت و خرداد 92.

    نشریه بزرگراه رایانه، شماره 132.

    منابع خارجی

    [1] C. Y. Chong, S. P. Kumar, "Sensor Networks: Evolution, Opportunities,

    and Challenges," Proceedings of the IEEE Transaction on Computers, Vol.

    91, pp.23-27, May, 2003.

    [2] G. J. Pottie, W. J. Kaiser, "Wireless Integrated Sensor Networks,"

    Communications of the ACM, May 2000. An overview with more of a

    signal processing viewpoint.

    [3] I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci, "A Survey on Sensor Networks," IEEE Communications, Aug. 2002, pp.102-114.

    [4] I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarsabramaniam and E. Cayirci, "Wireless

    Sensor Networks: A Survey," Computer Networks, Vol. 38, pp. 393-422,

    March 2002.

    [5] J. Hill, R. Szewczyk, A. Woo, S. Hollar, D. Culler, and K. Pister, "Systemarchitecture directions for networked sensors," In Proceedings of the 9 thInternational Conference on Architectural Support for Programming

    Languages and Operating Systems, November 2000.

    [6] J. N. Alkaraki and A.E. Kamal, "Routing Techniques in Wireless Sensor Networks: A Survey," IEEE Journal of Wireless Communications, vol. 11,No. 6, Dec. 2004, pp. 6-28.

    [7] D. Estrin, R. Govindan, J. Heidemann, and Satish Kumar, "Next Century Challenges: Scalable Coordination in Sensor Networks," In Proceedings of Mobicom'99, 1999.132

    [8] J. M. Kahn, R. H. Katz and K. S. J. Pister, "Next Century Challenges:

    Mobile Networking for Smart Dust," in the 5 th Annual ACM/IEEE

    International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom 99), Aug. 1999, pp. 271-278.

    [9] D. Estrin, L.Girod, G. Pottie, and M. Srivastava, "Instrumenting the Worldwith Wireless Sensor Networks," in International Conference on Acoustics,Speech, and Signal Processing (ICASSP 2001), Salt Lake city, Utah, May 2001.

    [10] K. Akkaya, and M. Younis, "A Survey on Routing Protocols for Wireless Sensor Networks. Elsevier Adhoc Network Journal, 2005, 325-349.

    [11] J. N. Alkaraki, A. E. Kamal, "On the Correlated Data Gathering Problem in Wireless Sensor Networks," Proceedings of the 9th IEEE Symposium on Computers and Communications, Alexandria, Egypt, July 2004.

    [12] K. Sohraby, D. Minoli, T. Znati, "Wireless Sensor Networks: Technology, Protocols and Applications, " Published by WILEY INTERSCIENCE- 2007.

    [13] C. Schurgers, M. B. Srivastava, "Energy Efficient Routing in Wireless Sensor Networks," Proceedings of the IEEE Military Communications Conference (MilCom'01): Communications for Network-Centric

    Operations-Creating the Information Force, McLean, VA, Oct. 2001.

    [14] S. Hedetniemi, A. Liestman, "A Survey of Gossiping and Broadcasting in Communication Networks," IEEE Networks, Vol. 18, No. 4, 1988, pp. 319-349.

    [15] W. Heinzelman, A. Chandrakasan, H. Balakrishnan, "Energy-Efficient Communication protocol for Wireless Microsensor Networks," Proceeding of the 33 rd Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS'00), Maui, HI, Jan. 2000.

    [16] W. Heinzelman, J. Kulik, H. Balakrishnan, "Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks," Proceedings of the 5 th ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom'99), Seattle, WA, Aug. 1999, pp. 174-185.

    [17] W. Heinzelman, A. Chandrakasan and H. Balakrishnan, "An Application- Specific protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks," IEEE Transactions on Wireless Communications, Vol. 1, No. 4, October 2002.

    [18] M. Handy, M. Hasse, D. Timmermann, "Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy with Deterministic ClusterHead Selection," IEEE MWCN, Stockholm, Sweden, Sep. 2002.

    [19] F. Xiangning, S. Yulin, "Improvemnet on LEACH protocol of Wireless Sensor Network," In Proceedings of IEEE International Conference on Sensor Technologies and Applications, pp. 260-264,October 2007.

    [20] S. Lindsey, C. Raghavendra, "PEGASIS: Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems," IEEE Aerospace Conference Proceedings, 2002, Vol. 3, No. 9-16, pp. 1125-1130.

    [21] D. Kofman Ravi Mazumdar, N. Shrof Vivek, P. Mhatre, Catherine Rosenberg, "A minimum cost heterogeneous sensor network with a lifetime constraint," IEEE Transactions on Mobile Computing, 04(1):4-15, Jan/Feb

    2005.

    [22] B. Banerjee, and S. Khuller, "A Clustering Scheme for Hierarchical Control in Multi-Hop Wireless Networks," Proc of INFOCOM, April 2001.

    [23] W. Heinzelman, A. Sinha, A. Wang, A. Chandrakasan, "Energy-Scalable algorithms and protocols for wireless microsensor networks," Proc, International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing

    (ICASSP'00), June 2000.

    [24] O. Younis, M. Krunz and S. Ramasubramanian, "Node Clustering in Wireless Sensor Networks: Recent Development Challenges," IEEE Network, Vol. 20, issue 3, May 2006, pp.20-25.

    [25] J. Chang and L. Tassiuals, "Maximum lifetime routing in WSNs," In Proceedings of the Advanced Telecommunications and Information Distribution Research Program (ATRIP'00), College Park, MD, USA, March 2000.

    [26] C. Ma and Y. Yang, "Battery-Aware for Streaming Data Transmissions in Wireless Sensor Networks," Mobile Networks and Applications Journal,Springer, Vol. 11, Issue 5 (2006), pp. 757-767.

    [27] S. Park and M. Srivastava, "Power aware routing in sensor networks using dynamic source routing," ACM MONET Special Issue on Energy Conserving Protocols in Wireless Networks, 1999.

    [28] J. H. Chang and L. Tassiulas, "Energy conserving routing in wireless adhoc networks," In Proceeding of IEEE INFOCOM, Tel Aviv, Israe Mar. 2000.

     

    منابع اینترنتی

    http://www.java.tadbirpoya.ir.

    http://www.fa.wikipedia.org.

    http://www.wsn.ir.


تحقیق در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, مقاله در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, پروپوزال در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, تز دکترا در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, پروژه درباره پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, گزارش سمینار در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک, رساله دکترا در مورد پایان نامه بررسی راهکار های مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد گرایش : برق قدرت چکیده یکی از چالش های مهم طراحی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، طولانی کردن طول عمر سیستم (گره) است، در حالیکه به کیفیت سرویس قابل قبولی برای کاربردها دست یافت. طولانی کردن عمر گره با کاهش مصرف انرژی ارتباط مستقیم دارد . در WSN، هر گره حسگر با توان باتری کار می کند و در اکثر موارد مخصوصا در محیط های دور و خصمانه امکان ...

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی کامپیوتر چکیده: در سال های اخیر با توجه به رشد روز افزون درخواستها و پیوستن مشتریان جدید به دنیای محاسبات، سیستم های محاسباتی نیز باید تغییر کنند و قدرتمندتر وانعطاف پذیرتر از قبل عمل نمایند. در این میان محاسبات ابری به عنوان مدلی فراتر از یک سیستم ارائه شد که در حال حاضر توانایی پاسخگویی به اکثر درخواست ها و نیازمندی ها را دارد. راه حل های ...

پایان‌نامه کارشناسی ارشد گرایش الکترونیک چکیده امروزه با توجه به مزایای شبکه­های حسگر بی­سیم که همانا پیاده­­سازی ساده و ارزان، مصرف توان پایین و مقیاس­پذیری بالای آنها است، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گرفته­اند. طراحی شبکه­های پایدار حسگر بی­سیم یک مسئله بسیار چالش برانگیز است. انتظار می­رود حسگرها با انرژی محدود به صورت خودکار برای مدت طولانی کار کنند. این در حالی ...

پایان­نامه کارشناسی­ارشد گرایش مخابرات- سیستم چکیده پژوهش حاضر، درمورد مسئله مقیاس پذیری در شبکه های سنسوری بدون سیم با قابلیت تصویربرداری است که با در نظر گرفتن یک سناریوی نسبتا کاربردی از شبکه سنسوری، و براساس معیارهای عملکرد ظرفیت قطع (outage) و ظرفیت ارگادیک (ergodic) شبکه، مقیاس­پذیری را مورد تحلیل، مدلسازی ریاضی و شبیه سازی قرار داده است. مقیاس پذیری اصولا برای تعیین اثرات ...

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد(M.Sc) چکیده شبکه حسگر بی سیم، شبکه ای است که از تعداد زیادی گره کوچک تشکیل شده است. گره از طریق حسگرها اطلاعات محیط را دریافت می‌کند. انرژی مصرفی گره‌ها معمولاً از طریق باتری تامین می‌شود که در اکثر موارد امکان جایگزینی این باتری‌ها وجود ندارد. بنابراین توان مصرفی گره‌ها موضوع مهمی در این شبکه ها است. و استفاده از روش‌های دقیق و سریع ...

پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوتر- معماری کامپیوتر چکیده با پیشرفت تکنولوژی ساخت وسایل الکترونیکی و مقرون به صرفه شدن شبکه‌ های حسگر در مقیاس‌های بزرگ، شبکه ­های حسگر بی­سیم زمینه‌های تحقیقاتی را با رشد سریع و جذابیت بسیار فراهم می­کنند که توجهات زیادی را در چندین سال اخیر به خود جلب کرده است. شبکه‌های حسگر بی‌سیم با مقیاس بزرگ حاوی چند صد تا چند ده هزار حسگر، پهنه وسیعی ...

پایان­نامه تحصیلی جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد رشته: کامپیوتر گرایش نرم افزار چکیده در یک شبکه حسگر که یک سیستم توزیع شده فراگیر است، یکی از موارد مورد بحث همگام‌سازی ارتباطات است. یکی از عمده وظایف همگام‌سازی فرآیند‌ها، انحصار متقابل است. الگوریتم‌های جدید ارایه شده در مقایسه با الگوریتم‌ های قدیمی با عدالت بیشتری عمل می‌نمایند. در این پایان‌نامه یک مدل با استفاده از شبکه‌های ...

چکیده پژوهش حاضر، درمورد مسئله مقیاس پذیری در شبکه های سنسوری بدون سیم با قابلیت تصویربرداری است که با در نظر گرفتن یک سناریوی نسبتا کاربردی از شبکه سنسوری، و براساس معیارهای عملکرد ظرفیت قطع (outage) و ظرفیت ارگادیک (ergodic) شبکه، مقیاس­پذیری را مورد تحلیل، مدلسازی ریاضی و شبیه سازی قرار داده است. مقیاس پذیری اصولا برای تعیین اثرات افزایش یا کاهش تعداد سنسور ها در پارامتر مورد ...

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته کامپیوتر- نرم افزار (M.Sc) چکیده کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم نسبت به شبکه های سنتی بسیار متفاوت است. بعضی از پارامترهایی که در ارزیابی کیفیت سرویس در این شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: پوشش شبکه, تعداد بهینه نودهای فعال در شبکه, طول عمر شبکه و میزان مصرف انرژی. در این پایان نامه سه مسئله اساسی شبکه ها ی حسگر بی سیم مطرح ...

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته کامپیوتر گرایش نرم­افزار چکیده کاربرد روز افزون شبکه‌ های حسگر بی‌سیم در زندگی انسان گویای اهمیت زیاد این تکنولوژی است. محدودیت انرژی در عناصر تشکیل دهنده‎ی شبکه‌های حسگر بی‌سیم که گره‌حسگرها می‌باشند همواره به عنوان مهمترین چالش پیش روی این تکنولوژی مطرح بوده است و به همین دلیل بخش اعظم تحقیقات انجام شده در حیطه‌ی شبکه‌های حسگر ...

ثبت سفارش