بررسی راهکارهای مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک WORD

فهرست مطالب

 چکیده1

فصل اولکلیات2

1-1- مقدمه3

1-2- بیان مسئله4

1-3- اهمیت و ضرورت تحقیق4

1-4- اهداف پژوهش5

1-4-1- هدف اصلی5

1-4-2 - اهداف فرعی5

1-5 سوالات تحقیق5

1-5-1- سوال اصلی5

1-5-2- سوالات فرعی5

1-6- فرضیات تحقیق5

1-6-1- فرضیه اصلی5

1-6-2- فرضیات فرعی6

1-7- تعاریف اصطلاحات6

1-7-1- تعریف عمر شبکه6

1-7-2- تعریف الگوریتم ممتیک6

1-7-3- تعریف ازدحام در شبکه6

1-8- طرح تحقیق و شیوه تجزیه و تحلیل داده ها6

فصل دومادبیات و پیشینه پژوهش7

2-1 تاریخچهشبکههایحسگربیسیم8

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

2-2- 1 ساختار ارتباطی شبکه های حسگر14

2-2-2 فاکتورهای طراحی14

2-2-3 تحمل خرابی14

2-2-4 قابلیت گسترش15

2-2-5 هزینه تولید15

2-3- ویژگی های سخت افزاری15

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

2-5 کاربردهایشبکههایحسگربیسیم18

2-5-1 ایجادامنیت18

2-5-2 محیطوموجوداتزنده19

2-5-3 صنعت19

2-5-4 کنترلترافیک19

2-6 چالشهایشبکههایحسگربیسیم20

2-7 مفاهیمقابلبحثوتحقیقدرشبکههایحسگربیسیم23

2-7-1 تنگناهایسختافزاری23

2-7-2 توپولوژی23

2-7-3 قابلیتاطمینان24

2-7-4 مقیاسپذیری24

2-7-5 قیمتتمامشده25

2-7-6 شرایطمحیطی25

2-7-7 رسانهارتباطی25

2-7-8 توانمصرفیگره ها25

2-8 مفهوممسیریابیدرشبکههایحسگربیسیم26

2-9 چالشهایمسیریابیدرشبکههایحسگربیسیم28

فصل سومکنترل ازدحام و روشهایپیشنهادشدهبرایمسیریابیدرشبکههایحسگربیسیم33

3-1 مقدمه34

3-2 ازدحام در شبکه34

3-3 کنترل ازدحام35

3-4 تفاوت بین کنترل ازدحام و کنترل جریان36

3-5 اصول کلی در کنترل جریان36

3-6 سیاستهای پیشگیری از ازدحام37

3-7 روشهایمسیریابی38

3-7-1 روشارسالسیل آسا38

3-7-2 روشهایمبتنیبرخوشهبندی41

3-7-3 روشمبتنیبرزنجیر46

3-7-4 روشهایمبتنیبرانرژیباقیماندههرگره (آگاهازانرژی)48

فصل چهارمشبیه سازی51

4-1 مقدمه52

4-2 اصول پایه و مدل حس کردن54

4-3 الگوریتم پیشنهادی55

4-4 آنالیز توزیع طول عمرهای آتی56

4-5 نرخ بیداری گره58

4-6 فرمولاسیون مسئله60

4-7 الگوریتم خود تثبیتی61

4-8 اثبات های خود تثبیتی61

4-9 آنالیز تئوری : آنالیز پیچیدگی پیام62

4-10 آنالیز قابلیت اطمینان65

4-11شرح اجمالی پروتکل های PEAS و PCP67

4-11-1 الگوریتم PEAS67

4-11-2 الگوریتم PCP68

4-12 نتایج شبیه سازی69

فصل پنجمنتیجه گیری76

نتیجه گیری77

منابع78

Abstract83

  فهرست اشکال

شکل ( 2-1 ) : چگونگی انتشاردادهدرشبکهحسگربیسیم27

شکل ( 3-1 ) : اصولروشارسالسیل آسا38

شکل ( 3-2 ) : انفجارترافیکیدرروشارسالسیلآسا39

شکل ( 3-3 ) : اصطکاکوهمپوشانیدرروشارسالسیلآسا40

شکل (3-4 ) : عملکردروشسلسلهایخوشهبندیوفقیباانرژیپایین42

شکل (3-5 ) : دوفازاستفادهشدهدرروشسلسلهایخوشهبندیوفقیباانرژیپایین43

شکل (4-1) : تکامل طول عمر.70

شکل (4-2) : . زمان نظارت موثر.71

شکل(4- 3 ) : کل تعداد پیام ها.72

شکل( 4-4): بیداری ها به ازای هر گره.74

 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.