%41تخفیف

دانلود پروژه: خوشه بندی شبکه­های عامل حسگر بیسیم زیرآبی به جهت ارتقاء عمر شبکه با رویکرد شبکه­های پتری

 

کارشناسی ارشد مهندسی کامپیوت

خوشه بندی شبکه­های عامل حسگر بیسیم زیرآبی به جهت ارتقاء عمر شبکه با رویکرد شبکه­های پتری

 

 

چکیده

در طی سالیان اخیر شبکه­های حسگر بی­سیم به واسطه­ی کاربردهای متنوعشان توجه بسیاری را در صنعت و دانشگاه به خود جلب کرده­اند. با توجه به این که مهمترین مسئله در شبکه­های حسگر، کاهش مصرف انرژی است در این پژوهش برآنیم تا روشی برای کاهش مصرف انرژی در شبکه­های حسگر ارائه کنیم. این پایان نامه به  مسئله خوشه­بندی در شبکه­های حسگر عامل زیرآبی با گره­های حسگر متحرک و گره­های عامل ثابت می­پردازد. در سناریوی پیشنهادی با توجه به سه پارامتر میزان باقیمانده انرژی، میزان تحرک و فاصله از گره عامل، سرخوشه انتخاب می­شود. گره­های عامل واسطه­ی ارتباطی بین سرخوشه­ها و سینک می­باشد. گره­های حسگر به دلیل این که در زیر آب واقع شده­ اند از کانال­های صوتی برای ایجاد ارتباط با سرخوشه­ها و گره­های عامل استفاده می­کنند. گاهی گره­های حسگر سرخوشه را گم می­کنند در این مواقع می­توانند قبل از دست دادن اطلاعات خود آن را به یکی از گره­های عامل با توجه به فاصله خود تا آن­ها ارسال کنند.

گره­های حسگر که در آب قرار دارند با توجه به جریان آب، مدل­های حرکتی مختلفی دارند.  در این پژوهش چهار نوع حرکت برای گره­ها پیش بینی می­شود که شامل حرکت زیگزاگی،  مستقیم، دایره­ای و بدون حرکت می­باشد.

با توجه به نتایج شبیه سازی که با فرض­های  مختلف در مورد حرکت گره­ها انجام شد 21٪ مصرف انرژی نسبت به پروتکل پایه LEACH-mobile کاهش پیدا کرد. هم چنین 12٪ میزان گم شدن بسته­ها کاهش پیداکرد.

در پایان با کمک شبکه­های پتری  به مدلسازی روش پیشنهادی پرداختیم و توانستیم صحت روش را تایید کنیم. دراین پایان نامه از شبکه­های پتری تصادفی بهره جستیم.

 

کلید واژه: شبکه­های حسگر عامل زیر آبی، مدل­های حرکتی، شبکه­های پتری

 

فهرست

  1. کلیات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..1

1.1. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

2.1. موضوع پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………………..4

3.1. اهداف پژوهش…………………………………………………………………………………………………………………………….5

4.1. نوآوری پژوهش……………………………………………………………………………………………………………………………5

5.1. نتایج پژوهش……………………………………………………………………………………………………………………………….6

6.1. مروری بر فصل­ها…………………………………………………………………………………………………………………………5

  1. مروری بر شبکه های حسگرعامل و مدیریت مصرف انرژی ………………………………………………………………..8

           1.2. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

           2.2. تاریخچه شبکه حسگر…………………………………………………………………………………………………………………9

           3.2. ویژگی­های عمومی یک شبکه حسگر………………………………………………………………………………………10

           4.2. کاربردهای شبکه­های حسگر……………………………………………………………………………………………………13

           5.2. انواع شبکه­های حسگر………. ……………………………………………………………………………………………………14

              1.5.2. شبکه­های حسگر زیرآبی………. ………………………………………………………………………………………..14

              2.5.2. شبکه­های حسگر عامل………. …………………………………………………………………………………………..18

           6.2. کاهش مصرف انرژی در شبکه­های حسگر………. …………………………………………………………………….19

              1.6.2.تطبیق قدرت سیگنال ارسال داده با فاصله………. ……………………………………………………………..20

            2.6.2. استفاده از زمانبندی خواب …………………………………………………………………………………………………20

            3.6.2.کاهش تعداد بسته­های ارسالی در شبکه………………………………………………………………………………22

            4.6.2.خوشه­بندی شبکه­های حسگر……………………………………………………………………………………………….23

                .1.4.6.2انواع خوشه ها ……………………………………………………………………………………………………………..26

               2.4.6.2.فرآيند خوشه بندي……………………………………………………………………………………………………….27

         7.2. جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………32

  1. روش پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………………………………….33

         1.3. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………….34

         2.3. ارسال اطلاعات در شبکه های حسگر عامل زیرآبی بدون استفاده از تکنیک خوشه­بندی……….35

         3.3. ارسال اطلاعات در شبکه های حسگر عامل زیرآبی بارویکرد خوشه­بندی………………………………..37

         4.3. مصرف انرژی در شبکه­های حسگر زیرآبی…………………………………………………………………………………40

         5.3. پروتکل پیشنهادی………………………………………………………………………………………………………………………44

    6.3. مدلسازی شبکه با شبکه پتری…………………………………………………………………………………………………..52

            1.6.3 . تعريف شبكه هاي پتري نت………………………………………………………………………………………………52

          2.6.3.  اجزاي شبكه پتري…………………………………………………………………………………………………………….52

         7.3. جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………64

  1. شبیه سازی و نتایج حاصل از آن……………………………………………………………………………………………………….65

         1.4. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………….66

         2.4. شرایط شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………………..66

            1.2.4. محیط شبیه سازی………………………………………………………………………………………………………………67

            2.2.4.  مدل مصرف انرژی……………………………………………………………………………………………………………..72

      3.4. نتایج شبیه سازی……………………………………………………………………………………………………………………………73

      4.4. نتایج شبیه سازی شبکه­های پتری…………………………………………………………………………………………………78

      5.4. جمع­بندی……………………………………………………………………………………………………………………………………….81

  1. نتیجه­گیری و جمع بندی…………………………………………………………………………………………………………………………..82

      1.5. مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………83

     2.5. دستآوردهای تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………84

     3.5.کارهای آتی………………………………………………………………………………………………………………………………………..84

مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………85

فهرست شکل­ها

شکل 1-1 : ساختار کلی شبکه حسگر……………………………………………………………………………………………………………..4

شکل 2-1: محدوده تحت پوشش گره­های حسگر…………………………………………………………………………………………11

شكل 2-1 : نمايشي از UWSN…………………………………………………………………………………………………………………….17

شکل 2-3: نمایشی از  شبکه حسگر عامل…………………………………………………………………………………………………….19

شکل 2-4: دسته­بندی روش­های ارائه شده برای کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر…………………………….20

شکل 2-5: پیام های مبادله شده برای گره متحرک در پروتکل LEACH-mobile……………………………………30

شکل2-6: زمانبندی TDMA برای هر گره درLEACH-mobile………………………………………………………………..30

شکل 3-1: ارتباط مستقیم گره­های حسگر با گره­های عامل………………………………………………………………………..36

شکل 3-2: ارتباط گره­های حسگر با گره­های عامل از طریق گره­های سرخوشه………………………………………….37

شکل 3-3: انواع مدل حرکت در شبکه حسگر………………………………………………………………………………………………38

شکل 3-4: مراحل پروتکل پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………45

شکل 3-5: ایجاد زمان بندی جدیدی هنگام ورود و خروج اعضا………………………………………………………………………50

شکل 3-6: تبادل پیام گره حسگر………………………………………………………………………………………………………………….51

شکل 3-7: اجزای شبکه پتری ساده………………………………………………………………………………………………………………53

شکل3-8:  مدلسازی شبکه حسگر با شبکه پتری………………………………………………………………………………………..57

شکل 4-1: ماژول های شبیه سازی شبکه حسگر………………………………………………………………………………………….67

شکل4-2: ماژول های شبیه سازی گره در شبکه حسگر………………………………………………………………………………68

شکل 4-3: ماژول های شبیه سازی ماژول communication در گره های زیرآبی متحرک…………………..68

شکل 4-4: ماژول های شبیه سازی ماژول communication در گره های عامل……………………………………69

شکل 4-5: میانگین مصرف انرژی در مقابل تعداد گره­های متحرک…………………………………………………………….74

شکل 4-6: میانگین مصرف انرژی در مقابل تعداد گره­های متحرک…………………………………………………………….75

شکل 4-7: درصد بسته­های گم شده در مقابل تعداد کل گره ­های متحرک………………………………………………..76

شکل 4-8: میانگین مصرف انرژی در مقابل تعداد گره­های متحرک با وزن­دهی به پارامترهای انتخاب سرخوشه………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….77

شکل 4-9: میانگین مصرف انرژی در مقابل تعداد سرخوشه­ها……………………………………………………………………..77

شکل 4-10: میانگین سربار هر بسته در مقابل تعداد گره های متحرک………………………………………………………78

شکل 4-11: نمایشی از نرم افزار SPNP……………………………………………………………………………………………………….80

شکل 4-12: میانگین مصرف انرژی با مدلسازی توسط شبکه­های پتری……………………………………………………..81

فهرست جدول­ها

جدول 2-1: تفاوت شبکه­های حسگر عادی و شبکه­های حسگر زیرآبی……………………………………………………….16

جدول2-2: تفاوت های پروتکل LEACH-mobile و LEACH…………………………………………………………………..29

جدول 3-1: ارتباط بین عمق و درجه شوری آب………………………………………………………………………………………….43

جدول 3-2: مفاهیم مرتبط با مکان های استفاده شده در مدلسازی……………………………………………………………58

جدول 3-3:مفاهیم مرتبط با گذرهای استفاده شده در شبکه پتری…………………………………………………………….59

جدول4-1: درصد حرکت­های مختلف گره­های حسگر در تکرارهای شبیه سازی………………………………………..70

جدول 4-2: پارامترهای شبیه سازی و مقادیرآنها………………………………………………………………………………………….73

جدول 4-3: پارامترهای استفاده شده در مدلسازی……………………………………………………………………………………….78

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