دانلود پروژه:بررسی مقایسه¬ای روش¬های کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بی¬سیم با استفاده از الگوریتم¬های خوشه¬بندی با رویکرد شبیه¬سازی

عنوان                                                                                                  صفحه

فصل اول: مقدمه                                                                                               1   1-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  2   1-2 تعریف مسأله……………………………………………………………………………………………………………………………………………..   3         1-2-2 سوالات اصلی تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………  5   1-3 اهداف ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..  5   1-4 فرضیه­ها …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..   6   1-5 روش تحقیق ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7   1-6  مراحل انجام تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………………..  8   1-7  ساختار تحقیق …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8

9                                                                                      فصل دوم: مفاهیم بنیادین

2-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………   10 2-2 مفاهیم بنیادین در شبکه حسگر بی­سیم ………………………………………………………………………………………………  11       2-2-1 موارد مصرف انرژی در شبکه حسگر بی­سیم …………………………………………………………………………….. 15 2-3 طبقه­بندی روش­های کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بی­سیم ……………………………………………………. 19      2-3-1 چرخه وظایف ……………………………………………………………………………………………………………………………..  20               2-3-1-1 کنترل توپولوژی …………………………………………………………………………………………………………. 22               2-3-1-2 مدیریت توان ……………………………………………………………………………………………………………… 23       2 -3-2 روش­های داده­گرا …………………………………………………………………………………………………………………….. 23       2-3-3 روش­های مبتنی بر حرکت ……………………………………………………………………………………………………….. 26 2-4 مسیریابی در شبکه حسگر بی­سیم ……………………………………………………………………………………………………….. 27

 2-5 روش­های مسیریابی در شبکه حسگر بی­سیم ……………………………………………………………………………………… 33        1-5-1 مسیریابی داده محور ………………………………………………………………………………………………………………… 34        2-5-2 مسیریابی مبتنی بر مکان ………………………………………………………………………………………………………… 37        2-5-3 مسیریابی سلسله مراتبی ………………………………………………………………………………………………………….. 38                   2-5-3-1  اهداف و چالش­های خوشه­بندی در شبکه حسگر بی­سیم …………………………………. 40                   2-5-3-2  پارامترهای خوشه­بندی ……………………………………………………………………………………….. 42                   2-5-3-3  طبقه­بندی پروتکل­های خوشه­بندی ……………………………………………………………………. 46 2-6 نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 49

فصل سوم: مروری بر منابع مطالعاتی                                                                           50     3-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..   51     3-2 مروری بر پروتکل­های خوشه­بندی در شبکه حسگر بی­سیم ……………………………………………………………..   52                              3-2-1 پروتکل LEACH  …………………………………………………………………………………………………………………   54                                                                             3-2-2-1 پروتکل LEACH  متمرکز……………………………………………………………………………………….  58               3-2-2-2 پروتکل LEACH پیشرفته ……………………………………………………………………………………… 59                        3-2-2-3 پروتکل  LEACH دوسطحی …………………………………………………………………………………… 60                 3-2-2-4 پروتکل LEACH با سرخوشه معاون ……………………………………………………………………. 61               3-2-2-5 پروتکل LEACH چندگامی …………………………………………………………………………………… 62                3-2-2 پروتکل PEGASIS ………………………………………………………………………………………………………………….. 65                              3-2-3 پروتکل TEEN …………………………………………………………………………………………………………………………. 67            3-2-4 پروتکل HEED ………………………………………………………………………………………………………………………… 68              3-2-5 پروتکل UCS ……………………………………………………………………………………………………………………………. 70                    3-2-6 پروتکل BCDCP …………………………………………………………………………………………………………………….   72                                    3-3 مقایسه پروتکل­های خوشه­بندی……………………………………………………………………………………………………………… 74        3-4 نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 76

فصل چهارم: پروتکل پیشنهادی و شبیه­سازی                                                            77

   4-1  مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 78  4-2 مدل شبکه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 79                                                            4    4-2-1 مدل رادیویی ……………………………………………………………………………………………………………………………… 79                            4    4 -2-2 تعریفات مدل ………………………………………………………………………………………………………………………….   79            4-3 پروتکل خوشه­بندی LEACH با قابلیت جداسازی و ترکیب خوشه­ها ……………………………………………….. 80               4     4-3-1 فاز راه اندازی خوشه …………………………………………………………………………………………………………………. 82                                        4     4-3-2  فاز جداسازی و ترکیب خوشه­ها ……………………………………………………………………………………………… 83               4     4-3-3  فاز انتقال داده …………………………………………………………………………………………………………………………  83       4-4 شبیه­سازی پروتکل پیشنهادی ………………………………………………………………………………………………………………  88                                                                        4     4-4-1  پارامترهای شبیه­سازی ……………………………………………………………………………………………………………. 88                                                                                                                                                                           4     4-4-2  نتایج شبیه­سازی………………………………………………………………………………………………………………………. 90                                                                                4              4-4-2-1 سناریو اول ……………………………………………………………………………………………………………….. 90                                                                                                                 4              4-4-2-2 سناریو دوم………………………………………………………………………………………………………………… 95           4     4-4-3  مقایسه کارایی LWSM با الگوریتم LEACH از لحاظ طول عمر شبکه ……………………………… 98             4     4-4-4  مقایسه الگوریتم LWSM با الگوریتم LEACH-TLCH ………………………………………………………. 99    4-5  نتیجه­گیری …………………………………………………………………………………………………………………………………………. 102

فصل پنجم: نتیجه­گیری                                                                                             103

5-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 104     5-2 نتایج تحقیق ………………………………………………………………………………………………………………………………………… 105      5-3 محدودیت­های تحقیق …………………………………………………………………………………………………………………………. 106    5-4 پیشنهادها برای تحقیقات آتی …………………………………………………………………………………………………………….. 106

مراجع                                                                                                                        108

واژه نامه (انگلیسی به فارسی)                                                                                    112     

واژه نامه(فارسی به انگلیسی)                                                                                    116

                                                    فهرست اشکال

عنوان                                                                                                  صفحه

فصل دوم: مفاهیم بنیادین                                                                                               شکل 2-1  انتقال داده­های حسگر به ایستگاه مبنا ……………………………………………………………………………………….. 12     شکل 2-2  ساختار داخلی یک گره حسگر بی­سیم ……………………………………………………………………………………….. 13 شکل 2-3  مقایسه میزان مصرف انرژی در قسمت­های مختلف گره حسگر ………………………………………………… 18      شکل 2-4  طبقه­بندی طرح­های کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بی­سیم …………………………………………. 20 شکل 2-5  دسته­بندی مفاهیم چرخه وظایف ………………………………………………………………………………………………. 21 شکل 2-6  چگونگی انتشار داده در شبکه حسگر بی­سیم ……………………………………………………………………………. 28 شکل 2-7  توپولوژی مبتنی بر مسیریابی سیل­آسا ………………………………………………………………………………………. 35 شکل 2-8  انتقال داده به ایستگاه مبنا توسط تکنیک­های خوشه­بندی ………………………………………………………. 39

فصل سوم: مروری بر منابع مطالعاتی                                                                           شکل 3-1  عملکرد پروتکل LEACH ………………………………………………………………………………………………………….. 55 شکل 3-2  روند پروتکل LEACH ………………………………………………………………………………………………………………. 55         شکل 3-3  معماری پروتکل LEACH پیشرفته ………………………………………………………………………………………….. 59 شکل 3-4  معماری پروتکل LEACH دوسطحی ……………………………………………………………………………………….. 61 شکل 3-5  معماری پروتکل LEACH با سرخوشه معاون ………………………………………………………………………….. 62 شکل 3-6  معماری پروتکل LEACH چندگامی ………………………………………………………………………………………… 63 شکل 3-7 روش تجمیع داده در پروتکل PEGASIS  ………………………………………………………………………………… 66 شکل 3-8  معماری پروتکل TEEN  …………………………………………………………………………………………………………… 68 شکل 3-9  معماری پروتکل UCS با دو لایه ……………………………………………………………………………………………….. 71 شکل 3-10  معماری شبکه در پروتکل BCDCP ………………………………………………………………………………………. 73                                                                

فصل چهارم: پروتکل پیشنهادی و شبیه­سازی

شکل 4-1  مدل مصرف انرژی ……………………………………………………………………………………………………………………. 84   شکل4-2  فلوچارت الگوریتم LWSM ……………………………………………………………………………………………………… 86 شکل 4-3  توپولوژی سناریو اول ……………………………………………………………………………………………………………….. 91   شکل4-4  نمایش گره­های مرده ……………………………………………………………………………………………………………….  92   شکل 4-5  نمایش گره­های مرده در الگوریتم LWSM …………………………………………………………………………… 93     شکل 4-6  مقایسه تعداد گره­های مرده در سناریو اول شبیه­سازی …………………………………………………………. 94   شکل 4-7  توپولوژی سناریو دوم ………………………………………………………………………………………………………………. 96    شکل 4-8  مقایسه تعداد گره­های مرده در سناریو دوم شبیه­سازی ………………………………………………………… 97   شکل 4-9  مقایسه تعداد گره­های مرده در سه الگوریتم LEACH,LWSM و LEACH-TLCH  …….. 100

فهرست جداول

عنوان                                                                                                  صفحه

فصل سوم: مروری بر منابع مطالعاتی                                                                                                            جدول 3-1  خلاصه­ای از بررسی­های انجام شده در زمینه خوشه­بندی شبکه حسگر بی­سیم ……………….. 52 جدول 3-2  مقایسه بین پروتکل­های LEACH  ……………………………………………………………………………………. 64 جدول 3-3  مقایسه بین پروتکل­های خوشه­بندی در شبکه حسگر بی­سیم …………………………………………… 74 جدول 3-4  مقایسه بین پروتکل­های خوشه­بندی در شبکه حسگر بی­سیم …………………………………………… 75

فصل چهارم: پروتکل پیشنهادی و شبیه­سازی                                                                 جدول 4-1 مقادیر پارامترهای مشترک در سناریوهای شبیه­سازی ………………………………………………………… 89       جدول 4-2  مقادیر پارامترهای مشترک در سناریو اول ………………………………………………………………………….. 90       جدول 4-3 مقادیر پارامترهای مشترک در سناریو دوم …………………………………………………………………………….95      جدول 4-4  مقایسه نتایج دو الگوریتم از لحاظ معیارهای مختلف در سناریو اول ………………………………… 98 جدول 4-5  مقایسه نتایج دو الگوریتم از لحاظ معیارهای مختلف در سناریو دوم ……………………………….. 99 جدول 4-6  مقادیر پارامترهای شبیه­سازی …………………………………………………………………………………………… 100    جدول 4-7  مقایسه نتایج سه الگوریتم از لحاظ معیارهای مختلف ……….. ………….