%36تخفیف

دانلود پروژه: بهینه سازی الگوریتم انرژی موثر دوسینک با مکانیزم سلسله مراتبی برای شبکه های حسگر بیسیمرویداد محور

تعداد 106 صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد «M.A»

بهینه سازی الگوریتم انرژی موثر دوسینک با مکانیزم سلسله مراتبی برای شبکه های حسگر بیسیمرویداد محور

 

 

چکیده

استفاده از تکنولوژی های شبکه‌های حسگر در شبکه‌های حسگر بی‌سیم است که قابل‌دسترسی کاربران در کاربردهای پزشکی ، نظامی ،صنعتی ،کشاورزی است، یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگری است که در یک محیط به‌طور گسترده پخش‌شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. در هر گره تعدادي حسگر وجود دارد که از طريق حسگرها اطلاعات محيط را گرفته و واكنش نشان می‌دهد. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از قبل تعیین‌شده و مشخص نیست.

یکی از محدودیت‌های این‌گونه شبکه‌ها منابع محدود و تعیین انرژی مصرفی آن‌ها است، همچنین یکی از روش‌های بهبود کارایی انرژی استفاده از سینک سیار است که می‌تواند در بهبود طول عمر تک‌تک حسگرها و توزیع یکنواخت انرژی در کل شبکه مؤثر باشد .علاوه بر آن می‌تواند توان عملیاتی کل شبکه را افزایش دهد .این عملیات با استفاده از مکانیسم سلسله مراتبی و الگوریتم‌های خوشه‌بندی انجام می‌پذیرد .

اخیراً محققان با استفاده از روش چند سینک توانسته‌اند طول عمر شبکه را در انواع روش‌های مسیریابی افزایش دهند .

درروش پیشنهادی، از دو سینک با مکانیسم‌های سلسله مراتبی و خوشه‌بندی استفاده‌شده است، با استفاده از یک سینک ثابت می‌توانیم مکان‌یابی سینک را برای بسته‌های اولیه تسهیل کنیم و استفاده از الگوریتم سیل‌آسا برای پیدا کردن سینک سیار اجتناب کنیم.ضمناً سینک سیار نیز می‌تواند از کلاسترها اطلاعات را جمع‌آوری نماید .بطوریکه با توجه به کلاستر بندی گره‌ها کاهش مصرف انرژی را در شبکه خواهیم داشت. همچنین با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌ساز NS2، نتایج نشان داده‌اند که با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی کاهش 15 درصدی توان مصرفی داشته‌اند. همچنین کاهش 25 درصدی انرژی مصرف‌شده برحسب ژول در هر مترمربع برای هر شبکه رادارند.

کلمات کلیدی: شبکه‌های حسگر، سینک، بی‌سیم، سلسله مراتبی، خوشه‌بندی

فهرست مطالب

عنوان

صفحه

چکیده

1

فصل اول: کلیات تحقیق

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

3

1-2-بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………

3

1-3-اهمیت و ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………

4

1-4-اهداف فرضیه ها………………………………………………………………………………………..

5

1-5-فرضیه های تحقیق و مبانی نظری…………………………………………………………………

5

1-6-استفاده کنندگان از نتایج تحقیق…………………………………………………………………..

5

1-7-خلاصه فصل……………………………………………………………………………………………..

6

1-8-ساختار تحقیق……………………………………………………………………………………………

6

فصل دوم : مروری بر ادبیات و پیشینه تحقیق

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

8

2-2-شبکه حسگر بی سیم………………………………………………………………………………………….

10

2-3-ویژگی های عمومی یک شبکه حسگر……………………………………………………………………

11

2-4-طراحی شبکه حسگر بی سیم………………………………………………………………………………..

12

2-4-1-فاکتورهای طراحی…………………………………………………………………………………………..

12

2-4-2-تحمل…………………………………………………………………………………………………………….

12

2-4-3-قابلیت گسترش……………………………………………………………………………………………….

12

2-4-4-هزینه تولید…………………………………………………………………………………………………….

13

2-5-ویژگی های سخت افزاری…………………………………………………………………………………..

13

2-6-واحد حسگر………………………………………………………………………………………………………

13

2-7-روش های مناسب پیکربندی………………………………………………………………………………..

14

2-8-ساختار کلی شبکه حسگر بی سیم…………………………………………………………………………

15

2-8-1حسگر……………………………………………………………………………………………………………

15

2-8-2-شبکه حسگر………………………………………………………………………………………………….

15

2-8-3-چاهک…………………………………………………………………………………………………………..

15

2-8-4-مدیر گروه وظیفه…………………………………………………………………………………………….

15

2-8-5-ساختار خودکار………………………………………………………………………………………………

16

2-8-6-ساختار نیمه خودکار……………………………………………………………………………………….

16

2-8-7-ساختمان گره………………………………………………………………………………………………….

17

2-8-8-ویژگی ها………………………………………………………………………………………………………

18

2-8-9-کاربردها………………………………………………………………………………………………………..

19

2-8-10-پشته پروتکلی………………………………………………………………………………………………

19

2-9-انواع شبکه های بی سیم………………………………………………………………………………………

21

2-9-1- شبکه های Infra Structure Base……………………………………………………………..

21

2-9-2-Wireless Lans…………………………………………………………………………………………

21

2-9-3-شبکه های Ad Hoc………………………………………………………………………………………

21

2-10-شبکه های بی سیم Ad Hoc……………………………………………………………………………

21

2-10-1-Smart Sensor Network……………………………………………………………………….

22

2-10-2-Mobile Ad Hoc Network (MANET) ………………………………………………

22

2-11-ویژگی های مسیر یابی در شبکه حسگر بی سیم……………………………………………………

22

2-11-1-پوشش………………………………………………………………………………………………………..

23

2-11-2-اجتماع داده………………………………………………………………………………………………….

23

3-11-3-کیفیت سرویس……………………………………………………………………………………………..

24

2-12-روش های مسیر یابی در شبکه های حسگر بی سیم………………………………………………

24

2-13-گروه های مسیر یابی در شبکه های حسگر بی سیم……………………………………………….

25

2-13-1-مسیر یابی مسطح…………………………………………………………………………………………..

25

2-13-2-مسیریابی مبتنی بر مکان………………………………………………………………………………….

26

2-13-3-مسیر یابی سلسله مراتبی(مبتنی بر خوشه بندی)…………………………………………………

28

فصل سوم: روش اجرای تحقیق

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

31

3-2-فرضیه های تحقیق……………………………………………………………………………………………….

33

3-2-1-مرحله اول تشکیل کلاستر………………………………………………………………………………..

33

3-2-2-مرحله دوم اطلاع رسانی…………………………………………………………………………………..

34

3-2-3-مرحله سوم حس کردن بوسیله Head Cluster………………………………………………..

34

3-2-4-مرحله چهارم ذخیره انرژی……………………………………………………………………………….

34

3-3-مدل تحقیق…………………………………………………………………………………………………………

35

3-3-1-بررسی Head Cluster………………………………………………………………………………….

35

3-3-1-1-الگوریتم……………………………………………………………………………………………………

35

3-3-1-2-فلوچارت کلاستر بندی………………………………………………………………………………..

36

3-3-1-3-فلوچارت سینک ها…………………………………………………………………………………….

37

3-4-روش تحقیق………………………………………………………………………………………………………

38

3-5-مسیر یابی…………………………………………………………………………………………………………..

38

3-5-1-مسیر یابی یک به یک……………………………………………………………………………………..

38

3-5-2-مسیر یابی چند بخشی در شبکه…………………………………………………………………………

40

3-6-روند کار……………………………………………………………………………………………………………

41

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده ها

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

43

4-1-1-حالت مقایسه روش اول کاهش زمان و تاخیر……………………………………………………..

44

4-1-1-1-محل فرضی اول و زاویه قرار گیری Head Cluster……………………………………..

44

4-1-1-1-1-تک سینکی……………………………………………………………………………………………

44

4-1-1-1-2-دو سینکی……………………………………………………………………………………………..

44

4-1-1-2- محل فرضی دوم و زاویه قرار گیری Head Cluster……………………………………

45

4-1-1-2-1-تک سینکی……………………………………………………………………………………………

46

4-1-1-2-2-دو سینکی………………………………………………………………………………………………

46

4-1-1-3- محل فرضی سوم و زاویه قرار گیری Head Cluster…………………………………..

47

4-1-1-3-1-تک سینکی…………………………………………………………………………………………….

47

4-1-1-3-2-دو سینکی……………………………………………………………………………………………..

47

4-1-1-4- محل فرضی چهارم و زاویه قرار گیری Head Cluster……………………………….

48

4-1-1-4-1-تک سینکی……………………………………………………………………………………………

48

4-1-1-4-2-دو سینکی……………………………………………………………………………………………..

48

4-1-2-حالت مقایسه روش دوم کاخش انرژی مصرف شده……………………………………………

49

4-2-نمودار………………………………………………………………………………………………………………..

54

4-2-1-مقایسه توان عملیاتی و زمان……………………………………………………………………………..

54

4-2-2-مقایسه انرژی مصرفی موبایل و نود…………………………………………………………………..

55

4-2-3-مقایسه انرژی مصرفی بر حسب گره………………………………………………………………….

56

4-2-4-طول عمر شبکه با 100 گره و 500 ثانیه……………………………………………………………..

57

4-2-5-طول عمر شبکه با 40 گره و 150 ثانیه……………………………………………………………….

58

4-2-6-تاخیر زمان با 40 گره و 150 ثانیه………………………………………………………………………

59

4-3-خلاصه فصل……………………………………………………………………………………………………..

60

فصل پنجم:نتیجه گیری و پیشنهادات

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

62

2-یافته های تحقیق……………………………………………………………………………………………………..

63

3-نوآوری تحقیق………………………………………………………………………………………………………..

64

4-پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………..

65

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………………………………..

66

ضمایم و پیوست ها…………………………………………………………………………………………………….

69

 

 

 

فهرست جداول

عنوان

صفحه

جدول 4-1-مقایسه دو شبکه…………………………………………………………………………………………

43

 

 

فهرست نمودارها

عنوان

صفحه

4-1-نمودار توان عملیاتی و زمان ……………………………………………………………………………….

54

4-2-نمودار انرژی مصرفی موبایل و نود……………………………………………………………………….

55

4-3-نمودار انرژی مصرفی بر حسب گره……………………………………………………………………..

56

4-4-نمودار طول عمر شبکه با 1000 گره و 500 ثانیه…………………………………………………….

57

4-5-نمودار طول عمر شبکه با 40 گره و 150 ثانیه………………………………………………………..

58

4-6-تأخیر زمان سینک ها …………………………………………………………………………………………

59

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان

صفحه

شکل 2-1-ساختار کلی شبکه حسگر…………………………………………………………………………..

16

شکل 2-2-ساختار خودکار………………………………………………………………………………………..

16

شکل2-3-ساختار نیمه خودکار…………………………………………………………………………………..

17

شکل2-4-ساختمان داخلی گره حسگر…………………………………………………………………………

18

شکل2-5-لایه افقی عمودی پشته پروتکلی…………………………………………………………………..

21

شکل 2-6-مسیر یابی مبتنی بر مکان…………………………………………………………………………….

27

شکل3-1-سناریو اول………………………………………………………………………………………………..

32

شکل3-2-سناریو دوم……………………………………………………………………………………………….

32

شکل3-3-سناریو سوم……………………………………………………………………………………………….

34

شکل 3-4-شماتیک کلاستر بندی………………………………………………………………………………..

36

شکل 3-5-شماتیک روند عملکرد سینک ها………………………………………………………………….

37

شکل4-1-محل فرضی اول تک سینکی و زاویه قرار گیری…………………………………………….

44

شکل4-2-محل فرضی اول دو سینکی و زاویه قرار گیری……………………………………………….

45

شکل4-3-محل فرضی اول دو سینکی و حالت نهایی……………………………………………………

45

شکل4-4-محل فرضی دوم تک سینکی و زاویه قرار گیری…………………………………………..

46

شکل4-5-محل فرضی دوم دو سینکی و زاویه قرار گیری…………………………………………….

46

شکل4-6-محل فرضی دوم دو سینکی و حالت نهایی……………………………………………………

47

شکل4-7-محل فرضی سوم تک سینکی و زاویه قرار گیری…………………………………………

47

شکل4-8-محل فرضی سوم دو سینکی و زاویه قرار گیری…………………………………………..

47

شکل4-9-محل فرضی سوم دو سینکی و حالت نهایی………………………………………………….

48

شکل4-10-محل فرضی چهارم تک سینکی و زاویه قرار گیری……………………………………

48

شکل4-11-محل فرضی چهارم دو سینکی و زاویه قرار گیری………………………………………

48

شکل4-12-محل فرضی چهارم دو سینکی و حالت نهایی……………………………………………….

49

شکل4-13 محل فرضی سینک در تک سینکی ………………………………………………………………

49

شکل4-14-تعداد Hop در شبکه های تک سینکی بدون Head Cluster………………………

50

شکل4-15-تعداد Hop در شبکه های تک سینکی با Head Cluster……………………………

51

شکل4-16-محاسبه تعداد Hop در شبکه های تک سینکی بدون Head Cluster…………..

52

شکل4-17-محاسبه تعداد Hop در شبکه های تک سینکی با Head Cluster………………..

52

شکل4-18-محاسبه انرژی شبکه های تک سینکی با Head Cluster…………………………….

53

شکل4-19-محاسبه انرژی شبکه های دو سینکی با Head Cluster……………………………..

53

                                  

 

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo