فهرست مطالب
فصل اول : مقدمه |
1-1 خوشهبندی در شبکههای حسگر بیسیم ………………………………………………………………………………………… 3 |
1-1-1 مزایای خوشهبندی………………………………………………………………………………………………………………. 4 |
1-1-2 خصوصیات خوشهبندی ……………………………………………………………………………………………………… 4 |
1-1-2-1 ویژگیهای خوشه…………………………………………………………………………………………………………… 4 |
1-1-2-1-2 ویژگیهای سرخوشه………………………………………………………………………………………………….. 5 |
1-1-2-1-3 معیارهای انتخاب سرخوشه………………………………………………………………………………………… 5 |
1-1-3 اهداف خوشهبندی……………………………………………………………………………………………………………….. 6 |
1-1-3-1تعادل بار………………………………………………………………………………………………………………………. 6 |
1-1-3-2 تحملپذیری خطا………………………………………………………………………………………………………….. 6 |
1-1-3-3 افزایش ارتباطات و کاهش تأخیر……………………………………………………………………………………….7 |
1-1-3-4 حداقل ساختن تعداد خوشه………………………………………………………………………………………………7 |
1-1-3-5 افزایش طول عمر شبکه……………………………………………………………………………………………………7 |
1-1-4 مسائل و مشکلات موجود در خوشهبندی……………………………………………………………………………………7 |
1-2 بهینهساری مسائل بهروش جمعیت مورچه…………………………………………………………………………………………..8 |
1-2-1 مزیتهای الگوریتمهای بهینهسازی جمعیت مورچه………………………………………………………………………9 |
1-2-2 معایب الگوریتمهای بهینهسازی جمعیت مورچه…………………………………………………………………………..9 |
فصل دوم : مروری بر کارهای گذشته |
2-1 پروتکلهای سلسلهمراتبی……………………………………………………………………………………………………………..15 |
2-1-1 پروتکل LEACH……………………………………………………………………………………………………………….15 |
2-1-2 پروتکل LEACH-C…………………………………………………………………………………………………………..17 |
2-1- 3پروتکل TL-LEACH…………………………………………………………………………………………………………18 |
2-1-4 پروتکل T-LEACH…………………………………………………………………………………………………………..20 |
2-1-5 پروتکلهای ACHS و E-ACHS………………………………………………………………………………………….23 |
2-1-6 پروتکل PEGASIS…………………………………………………………………………………………………………..26 |
2-1-7 پروتکل TEEN…………………………………………………………………………………………………………………28 |
2-1-8 پروتکل APTEEN……………………………………………………………………………………………………………29 |
2-1-9 الگوریتمهای خوشهبندی با استفاده از دو سرخوشه……………………………………………………………………30 |
2-1-10 مقایسه الگوریتمهای مختلف خوشهبندی……………………………………………………………………………..31 |
2-2 الگوریتمهای مسیریابی چندگامی…………………………………………………………………………………………………33 |
2-1-1 بررسی نمونهای از حل مسئله در یافتن مسیر بهینه بهوسیله الگوریتمهای بهینهسازی مورچه………………33 |
2-2-2سیستم مورچه(AS)…………………………………………………………………………………………………………….36 |
2-2-3 سیستم جمعیت مورچه(ACS)……………………………………………………………………………………………..37 |
2-2-4 مسیریابی در شبکههای حسگر بیسیم با استفاده از سیستم مورچه(AS-RSN)……………………………….38 |
2-3 افزایش طول عمر شبکههای حسگر بیسیم با ترکیبی از روشهای خوشهبندی و جمعیت مورچه……………..40 |
2-4 مقایسه الگوریتمهای AS و AS-RSN …………………………………………………………………………………………41 |
فصل سوم : ارائه روش پیشنهادی |
3-1 معماری پروتکل LEACH…………………………………………………………………………………………………………..44 |
3-1-1 الگوریتم انتخاب سرخوشه……………………………………………………………………………………………………45 |
3-1-2 الگوریتم تشکیل خوشه………………………………………………………………………………………………………46 |
3-1-3 فاز حالت پایدار………………………………………………………………………………………………………………..48 |
3-1-4 مدل انرژی مصرفی……………………………………………………………………………………………………………51 |
3-2 ارائه روش پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………………53 |
3-3 معماری روش پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………….53 |
3-3-1 ایجاد کردن خوشهها……………………………………………………………………………………………………………54 |
3-3-2 یکسانسازی اندازه خوشهها………………………………………………………………………………………………….55 |
3-3-3 مرحله راهاندازی…………………………………………………………………………………………………………………58 |
3-3-4 مرحلهی پایداری…………………………………………………………………………………………………………………60 |
3-3-4-1 تعیین مقادیر بهینه پارامترهای تأثیرگذار بر تابع احتمال AS-RSN………………………………………..60 |
فصل چهارم : نتایج شبیهسازی |
4-1 نتایج شبیهسازیهای انجام شده برای روش پیشنهادی…………………………………………………………………………67 |
4-1-1 فرضهای در نظر گرفته شده در شبیهسازی……………………………………………………………………………..67 |
4-1-2 پیکربندی شبکهی مورد آزمایش………………………………………………………………………………………….68 |
4-1-3 پیدا کردن تعداد خوشههای بهینه در پروتکل پیشنهادی…………………………………………………………….68 |
4-1-4 آزمایش اول: مقایسه طول عمر شبکه حسگر بیسیم با اجرای پروتکلهای پیشنهادی، LEACH، E-ACHS و AS_RSN…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………69 |
4-1-5 آزمایش دوم: بررسی تأثیر اندازه شبکه بر طول عمر آن…………………………………………………………….70 |
4-1-5-1 سناریوی اول از آزمایش اول ………………………………………………………………………………………70 |
4-1-5-2 سناریوی دوم از آزمایش اول ………………………………………………………………………………………70 |
4-1-5-3 سناریوی سوم از آزمایش اول ……………………………………………………………………………………..71 |
4-1-6 آزمایش سوم: بررسی تأثیر تعداد گره بر طول عمر شبکه ………………………………………………………….72 |
4-1-6-1 سناریوی اول از آزمایش سوم ……………………………………………………………………………………..73 |
4-1-6-2 سناریوی دوم از آزمایش سوم ……………………………………………………………………………………..73 |
4-1-6-3 سناریوی سوم از آزمایش سوم …………………………………………………………………………………….73 |
4-1-6-4 سناریوی چهارم از آزمایش سوم ………………………………………………………………………………….74 |
4-1-6-5 سناریوی پنجم از آزمایش سوم ……………………………………………………………………………………74 |
فصل پنجم: نتیجهگیری و کارهای آتی |
5-1 نتیجهگیری ………………………………………………………………………………………………………………………………..78 |
5-2 کارهای آتی ………………………………………………………………………………………………………………………………79 |
منابع و ماخذ………………………………………………………………………………………………………………………………………80 |
فهرست جداول
جدول2-1 : مقایسه الگوریتمهای مختلف خوشهبندی………………………………………………………………………………….32 |
جدول2-2 : مقایسه الگوریتمهای AS و AS-RSN……………………………………………………………………………………..41 |
جدول3-1 : نمونهای از تغییرات T برای شبکه با 7 خوشه …………………………………………………………………………….59 |
جدول3-2 : پروتکل MAC استفاده شده و تعداد بستههای ارسالی در روش پیشنهد شده…………………………………….64 |
جدول3-3 : پروتکل MAC استفاده شده و تعداد بستههای ارسالی در پروتکل LEACH……………………………………65 |
جدول4-1 : پارامترهای اولیه شبکه حسگر بیسیم……………………………………………………………………………………….68 |
جدول4-2 : تأثیر اندازه شبکه بر طول عمر آن……………………………………………………………………………………………72 |
جدول4-3 : تأثیر تعداد گره بر طول عمر شبکه…………………………………………………………………………………………..75 |
فهرست اشکال
شکل2-1 : توپولوژی شبکه بعد از ایجاد خوشهها در TL-LEACH……………………………………………………………….20 |
شکل2-2 : تعویض سرخوشه در روشهای پیشین……………………………………………………………………………………….22 |
شکل2-3 : تعویض سرخوشه در T-LEACH بر اساس مقدار آستانه………………………………………………………………22 |
شکل2-4 : سناریوی خوب و بد در ایجاد سرخوشه با استفاده از LEACH………………………………………………………24 |
شکل2-5 : نحوهی عملکرد ACHS در تقسیم بندی یکسان خوشهها………………………………………………………………25 |
شکل2-6 : نحوهی عملکرد پروتکل PEGASIS………………………………………………………………………………………..26 |
شکل2-7 : نحوهی عملکرد پروتکل PEGASIS سلسلهمراتبی………………………………………………………………………27 |
شکل2-8 : نحوهی خوشهبندی در پروتکل TEEN……………………………………………………………………………………..28 |
شکل2-9 : حل مسأله با استفاده از الگوریتم بهینهسازی مورچه………………………………………………………………………35 |
شکل3-1 : تقسیمبندی زمان در پروتکل LEACH …………………………………………………………………………………….45 |
شکل3-2 : فلوچارت الگوریتم تشکیل خوشه در LEACH………………………………………………………………………….48 |
شکل3-3 : تقسیمبندی یک نوبت اجرا در پروتکل LEACH ………………………………………………………………………48 |
شکل3-4 : فلوچارت فاز حالت پایدار ……………………………………………………………………………………………………..51 |
شکل3-5: مدل انرژی مصرفی در اجزای رادیویی……………………………………………………………………………………….52 |
شکل3-6: نحوهی عملکرد E-ACHS ……………………………………………………………………………………………………..56 |
شکل3-7 : ایجاد خوشه در الگوریتم پیشنهادی…………………………………………………………………………………………..58 |
شکل3-8 : تقسیمبندی زمان در پروتکل پیشنهادی………………………………………………………………………………………60 |
شکل3-9 : تأثیر ترکیبهای مختلف مقادیرپارامترهای بر الگوریتم Ant System………………………………….62 |
شکل3-10 : استفاده از دو سرخوشه در هر خوشه و نحوهی نحوهی انتقال داده با استفاده از آنها…………………………..63 |
شکل4-1 : تعداد خوشههای بهینه در پروتکل پیشنهادی……………………………………………………………………………….69 |
شکل4-2 : مقایسه طول عمر پروتکل پیشنهادی با LEACH، E-ACHS، AS-RSN………………………………………..69 |
شکل4-3 : مقایسه طول عمر شبکه در محیط 100*100 با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…….70 |
شکل4-4 : مقایسه طول عمر شبکه در محیط 300*300 با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی……71 |
شکل4-5 : مقایسه طول عمر شبکه در محیط 500*500 با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی……71 |
شکل4-6 : مقایسه طول عمر شبکه حسگر در محیط با 100 گره با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….73 |
شکل4-7: مقایسه طول عمر شبکه حسگر در محیط با 300 گره با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….73 |
شکل4-8 : مقایسه طول عمر شبکه حسگر در محیط با 500 گره با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….74شکل4-9: مقایسه طول عمر شبکه حسگر در محیط با 1000 گره با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….74شکل4-10: مقایسه طول عمر شبکه حسگر در محیط با 2000 گره با پروتکلهای LEACH، E-ACHS و روش پیشنهادی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….75 |
