%41تخفیف

دانلود پروژه: بررسی و بهبود کارایی پروتکل­های مسیریابی مبتنی بر خوشه­بندی ازلحاظ انرژی مصرفی در شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآبی

تعداد 108صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد(M.Sc.)

گرایش: معماری کامپیوتر

بررسی و بهبود کارایی پروتکل­های مسیریابی مبتنی بر خوشه­بندی ازلحاظ انرژی مصرفی در شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآبی

چکیده

تجهیزات زیرآبی خودکار با حسگرهایی تجهیز شده­اند که می­توانند منابع طبیعی زیردریا را کشف کرده و داده­های موردنیاز را جمع­آوری کنند. همانند گره­های حسگر زمینی، گره­های حسگر زیرآبی نیز باید بتوانند داده­های جمع‌آوری‌شده را از طریق یکدیگر به یک ایستگاه ساحلی برسانند. در مقایسه با گره­های حسگر زمینی، این گره­ها معمولاً کمی بزرگ‌تر با مصرف انرژی بیشتر، شارژ دوباره سخت­تر و گران‌تر می­باشند. با توجه به محدودیت بیشتر انرژی در این شبکه­ها، ارائه راهکارهایی که سبب افزایش طول عمر بیشتر در این شبکه­ها گردد، از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. مسیریابی مبتنی بر خوشه‌بندی یک رویکرد کارآمد برای تعدیل بار بین گره­های حسگر و مصرف بهینه انرژی و درنتیجه افزایش طول عمر شبکه است.

در این پایان­نامه ابتدا به بررسی پروتکل­های مسیریابی ارائه‌شده در شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآبی پرداخته و به‌طور خاص به مقایسه آن دسته از پروتکل­های مسیریابی می­پردازیم که مبتنی بر خوشه­بندی هستند. سپس الگوریتمی توزیع­شده برای خوشه­بندی شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآبی معرفی می­گردد که در آن خوشه­ها به‌طور یکنواخت در کل شبکه پخش می­شوند و سرخوشه­ها بر اساس معیار انرژی باقیمانده­شان و نیز فاصله از گره­ چاهک تعیین می­شوند.

نتایج شبیه­سازی نشان می­دهند که روش پیشنهادی در این پایان­نامه ازلحاظ مصرف انرژی و طول عمر شبکه بهبود قابل‌توجهی یافته است.

واژه­های کلیدی: شبکه­های حسگر بی­سیم زیرآبی، مسیریابی مبتنی بر خوشه­بندی، بهره­وری انرژی

فهرست مطالب

عنوان صغحه

چکیده 1

فصل اول. 2

مقدمه. 2

1-1- شبکه هاي حسگر بي سيم زيرآبي.. 3

1-2- کاربردها 4

1-3- موضوعات مطرح در طراحي شبکه هاي حسگر. 5

فصل دوم. 12

مروری بر منابع مطالعاتی.. 12

2-1- مقدمه. 13

2-2- تفاوت هاي شبکه هاي حسگر زيرآبي و زميني.. 13

2-3- مباني انتشار صوتي.. 14

2-3-1- پهناي باند محدود. 15

2-3-2- تلفات کانال. 16

2-3-3- سرعت انتشار آرام و متغير. 17

2-4- اجزاي شبکه هاي حسگر بيسيم زيرآبي.. 17

2-4-1- گره حسگر زيرآبي.. 17

2-4-2- وسايط نقليه زيرآبي خودگردان. 18

2-5- معايب شبکه هاي سنتي.. 19

2-6- معماري داخلي گره حسگر بي سيم زيرآبي.. 20

2-7- معماري مخابراتي.. 22

2-7-1- شبکه هاي حسگر زيرآبي دوبعدي.. 23

2-7-2- شبکه هاي حسگر زيرآبي سه بعدي.. 24

2-7-3- شبکه هاي حسگر زيرآبي با وسايل نقليه زيرآبي خودگردان. 25

2-7-4- ازدحام دریایی.. 26

2-8- فاکتورهاي مؤثر در طراحي شبکه هاي حسگر بيسيم. 27

2-8-1- چالش هاي طراحي.. 27

2-9- پشته پروتكلي.. 28

2-10- مشکلات پروتکل هاي مسيريابي زميني موجود. 30

2-11- پروتکل هاي مسيريابي پيشنهادي در شبکه هاي حسگر بي سيم زيرآبي.. 32

2-11-1- پروتکل هاي سيل آسا 33

2-11-2- پروتکل هاي چندمسيره 41

2-12- پروتکل هاي مسيريابي مبتني بر خوشه بندي در شبکه های حسگر بیسیم زیرآبی.. 45

2-13- نقش خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بيسيم. 47

2-14- پارامترهاي مطرح در مقايسه پروتکل هاي خوشه بندي.. 48

2-15- دسته بندي هاي رايج الگوريتم هاي خوشه بندي.. 50

2-16- رهيافت هاي پيشنهادي مبتني بر خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بيسيم زيرآبي.. 53

2-16-1- پروتکل خوشه بندي کمترين هزينه. 53

2-16-2- طرح خوشه بندي زيرآبي توزيع شده 54

2-16-3- مسيريابي انيکست مبتني بر فشار هيدروليکي.. 57

2-16-4- مسيريابي مبتني بر خوشه موقتي.. 59

2-16-5- خوشه بندي مبتني بر مکان براي جمع آوري داده 60

2-17- مقايسه رهيافت هاي مسيريابي مبتني بر خوشه بندي.. 61

2-18- اصول کلی پروتکل لیچ. 63

فصل سوم. 67

3-1- مقدمه. 68

3-2- مدل مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآبی.. 68

3-2-1- اصول صوت زیرآبی.. 68

3-2-2- فرمول بندی انرژی مسئله. 71

3-3- فرضیات مسئله. 72

3-4- الگوریتم پیشنهادی.. 72

3-4-1- محدود کردن موقعیت سرخوشه ها 73

3-4-2- تعیین فاصله از گره چاهک بر اساس شماره قطعه. 74

3-5- معیار انتخاب سرخوشه در هر یک از نواحی محدود شده 75

3-6- معیار انتخاب سرخوشه توسط گره های عضو. 76

فصل چهارم. 79

نتایج شبیه سازی و تحلیل آن‌ها 79

4-1- مقدمه. 80

4-2- شبیه سازی و تحلیل نتایج. 80

4-1-1- توزیع خوشه. 81

فصل پنجم. 90

نتیجه گیری و پیشنهادات… 90

5-1- مقدمه. 91

4-3- یافته های تحقیق.. 91

4-4- پیشنهادات.. 92

مراجع. 93

Abstract. 102

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل­ها

شکل1-1- نمونه­اي از يک گره حسگر زيرآبي.. 4

شکل 2-1- نمونه­هايي از گره­هاي حسگر زيرآبي.. 18

شکل 2-2- نمونه­هايي از وسایط نقلیه زیرآبی.. 19

شکل 2-3- معماري داخلي يک حسگر بيسيم زيرآبي.. 21

شکل 2-4- شبکه­هاي حسگر زيرآبي دوبعدي.. 23

شکل 2-5- شبکه­هاي حسگر زيرآبي سه بعدي.. 25

شکل 2-6- شبکه­هاي حسگر زيرآبي با وسایط نقلیه زیرآبی.. 26

شکل 2-7- شبکه­هاي ازدحام دریایی.. 27

شکل 2-8- پشته پروتکلی.. 29

شکل 2-9- دسته­بندي پروتکل­هاي مسيريابي براي شبکه­هاي حسگر بيسيم زيرآبي.. 33

شکل 2-10- ديد سطح بالا از پروتکل VBF در شبکه­هاي حسگر زيرآبي [4] 34

شکل 2-11- پروتکل HH-VBF. 36

شکل 2-12- پروتکل مسيريابي FBR.. 37

شکل 2-13- پروتکل مبتنی بر آدرس­دهی پویای گام­به­گام. 40

شکل 2-14- معماري چاهک مجازي (چپ) و مسيريابي چندراهه بر روي مسيرهاي مختلف فضايي (راست) 42

شکل 2-15- خوشه­بندي در شبکه­هاي حسگر بيسيم زيرآبي.. 47

شکل 2-16- خط زماني پروتکل DUCS. 56

شکل 2-17- معماري ازدحام دریایی.. 57

شکل 2-18- معماري N- سطحي در LCAD (چپ) و تصوير يک گريد مجزا (راست) 61

شکل 2-19- خط زمانی بیانگر عملکرد پروتکل لیچ [18] 64

شکل 2-20- فلوچارت الگوریتم تشکیل خوشه در پروتکل لیچ.. 65

شکل 3-1- مدل انرژی.. 71

شکل 3-2- محدوده موقعیت سرخوشه­ها در شبکه. 73

شکل 3-3- طبقه­بندی قطعات در شبکه. 74

شکل4-1- مکان حسگرها و سرخوشه­ها در پروتکل لیچ (100 گره) 81

شکل 4-2- مکان حسگرها و سرخوشه­ها در پروتکل Time_Matrix (100 گره) 82

شکل 4-3- مکان گره­های حسگر و سرخوشه­ها در روش پیشنهادی (100 گره) 83

شکل 4- 4- مقایسه انرژی باقیمانده در هر دور (100 گره) 84

شکل 4- 5- مقایسه تعداد گره­های زنده بر حسب دور (100 گره) 85

شکل 4-6- مقایسه بسته­های داده ارسالی به گره چاهک (100 گره) 86

شکل 4-7- توزیع گره­ها و خوشه­ها در روش پیشنهادی در این پایان­نامه (200 گره) 87

شکل 4-8- مقایسه انرژی باقیمانده در سه روش (200 گره) 88

شکل 4-9- مقایسه تعداد گره­های زنده در سه روش (200 گره) 89

فهرست جداول

جدول 2-1- پهناي باند موجود براي گستره­هاي مختلف در کانال­هاي صوتي زيرآبي.. 15

جدول 2-2- مقایسه عملکردی پروتکلهای مبتنی بر خوشه­بندی در شبکه­های حسگر بیسیم زیرآبی.. 62

جدول 3-1- طرح روش خوشه­بندی پیشنهادی در این پایان­نامه. 77

جدول 4-1- پارامترهای اصلی در شبیه­سازی.. 80

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