%37تخفیف

دانلود پروژه: شبیه سازی شبکه حسگر بی سیم در محیط نویزی به منظور رسیدن به آستانه تحمل

تعداد 150 صفحه فایل word قابل ویرایش

Site: www.filenaab.ir
فایل ناب

کارشناسی ارشد مهندسی برق و مخابرات

عنوان :

شبیه سازی شبکه حسگر بی­سیم  در محیط نویزی به منظور رسیدن به آستانه تحمل

 

چکیده

امروزه شبکه­های حسگر بی­سیم به عنوان یک انقلاب در تمام جنبه­های زندگی ما پدیدار شده اند شبکه گیرنده بی­سیم دارای مشخصات منحصر به فرد است که توصیف آنها را از شبکه­های دیگر متفاوت کرده است .

پیشرفت­های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بی­سیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین ، اندازه و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین ، اندازه کوچک ، قیمت مناسب و کاربردهای گوناگون داده است . این جسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی براساس نوع حسگر ، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند ، موجب پیدایش ایده­ای برای ایجاد و گسترش شبکه­های موسوم به شبکه­های حسگر بی­سیم WSN شده است .

در این رساله در جهت بررسی نویز در  شبکه­ها استفاده گردیده . با توجه به مزایا و معایب شبکه­های بی­سیم از یک شبکه دسترسی بی­سیم در دسترسی و یک شبکه سیمی در هسته شبکه می­تواند با شبکه انترانت ملی نیز  از راه دور کاربر متصل شود ، استفاده شده .

از آنجایی که در این شبکه سرویس­های مختلف قابل ارائه می­باشد ، هر دو نوع سرویس بلادرنگ و بادرنگ در آن پیاده­سازی شده است و رفتار شبکه در آن مورد بررسی قرار گرفته . در مرحله بعدی رفتار شبکه در یک محیط کاملاً نویزی بررسی شده و به وضوح دیده می­شود که عناصر مهم و دخیل در تعیین کیفیت سرویس (نظیر گذردهی ، تأخیر کل شبکه ، ترافیک ارسالی و دریافتی و بار شبکه ) در این سناریو غیرقابل قبول می­باشد لذا در مرحله بعد اقدام به بهینه­سازی شبکه توأم با نویز شده و رفتار شبکه کاملاً بهبود یافته است . با توجه به اینکه در این شبکه برای مسیریابی از پروتکل­های AODV و OLSR استفاده شده ، مقایسه رفتار این پروتکل­ها در محیط­های تعریف شده و سیستم بهبود یافته نیز بررسی شده است .

کلید واژه : شبکه حسگر بی­سیم – نویز در شبکه ­های بی­سیم – شبکه حسگر ارتباطی

فهرست مطالب

چکیده 1

فصل اول. 2

کلیات.. 2

مقدمه 2

طرح. 2

اهداف پژوهش 3

فصل دوم 4

مروری بر شبکه­ های حسگر بیسیم 4

2-1- تاریخچه شبکه­ های حسگر بیسیم 4

2-1-1- فاز اول 5

2-1-2- فاز دوم 5

2-1-3- فاز سوم 7

2-1-4- فاز چهارم  8

2-2- زمینه­های تکنولوژی.. 8

2-2-1- تکنولوژی MEMS 9

2-2-2- تکنولوژی مخابرات بیسیم 9

2-3- زیر ساخت­های نرم­افزاری و سخت­افزاری 10

2-3-1- زیرساخت­های سخت­افزاری.. 11

2-3-2-  زیرساخت­های نرم­افزاری.. 12

2-4- انواع شبکه­های حسگر بیسیم 13

2-4-1- شبکه شخصی 14

2-4-2- شبکه محلی.. 14

2-4-3- شبکه کلانشهری و گسترده 15

2-5-  استانداردهای شبکه سگر بیسیم 17

2-5-1- استانداردهای IEEE 802 17

2-5-2- استاندارد 802.11 . 18

2-5-3- استاندارد IEEE 802.15.4 20

2-5-4- استاندارد ZigBee 22

2-5-5- استاندارد IEEE  1451 22

2-6-  امواج 24

2-7- کاربردهای شبکههای حسگر بیسیم 24

2-7-1- ایجاد امنیت 25

2-7- 2- محیط و موجودات زنده 25

2-7-3- صنعت 25

2-7-4- کنترل ترافیک 25

2-7-5- مانیتورینگ 26

2-7-6- مانیتورینگ محیطی 27

2-7-7- کاربردهای نظامی 27

2-7-8- کاربردهای بهداشتی 28

2-7-9- کنترل فرآیند صنعتی 28

2-7-10- هوشمندی خانه 29

2-8- چالش­های شبکه­های حسگر بیسیم 29

2-9- نویز در شبکه های حسگر بی سیم 32

2-10- تحمل­پذیری خطا در مسیریابی شبکه حسگر بیسیم 34

فصل سوم 35

معماریهای شبکه و پشته پروتکل. 35

3-1- معماریهای شبکه برای شبکه­های حسگر بیسیم 36

3-1-1- ساختار گره حسگر 36

3-1-2- معماری­های شبکه 37

3-1-3-  معماری سلسله مراتبی.. 39

3-2- دسته­بندی شبکه­های حسگر بیسیم 40

3-3- پشته پروتکل شبکه­های حسگر 42

3-3-1- لایه کاربرد 44

3-3-2- لایه حمل 44

3-3-3- لایه شبکه 45

3-3-4- لایه پیوندداده 46

3-3-5- لایه فیزیکی 47

3-4- خوشه­بندی گره­ها 48

3-4-1- معماری شبکه حسگر بیسیم 49

3-4-1-1- شبکه­های حسگر همگون 49

3-4-1-2- شبکه­های حسگر ناهمگون 51

3-4-1-3- شبکه­های حسگر ترکیبی 51

3-5- ساختار خوشه­بندی گره­ها 52

3-6- چیدمان گره­ها با استقرار منظم 54

3-7- چیدمان گره­های با توزیع تصادفی 55

3-7- الگوریتمهای  خوشه­بندی گره 56

3-8- الگوریتم­های انتخاب سرخوشه 57

3-8-1- : الگوریتم خوشه­بندی کمترین ID.. 57

3-8-2- الگوریتم خوشه­بندی بیشترین اتصال 58

3-8-3- الگوریتم کمترین تغییر  خوشه 58

3-8-4- الگوریتم خوشه­بندی وزندار 59

3-9- ویژگی­هایی برای خوشه­بندی در شبکه­های حسگر بیسیم 59

3-10- خوشه­بندی غیر فعال برای Flooding  کارآ 60

3-11- خوشه­بندی تطبیق پذیر کارآ از نظر انرژی 64

3-12-  خوشه­بندی توزیع شده کارآ از نظر انرژی  67

3-12- خوشه­بندی سلسله مراتبی کارا از نظر انرژی 69

3-12-1- خوشه­بندی سلسله مراتبی چند لایه 69

3-14-  خوشه­بندی سلسله مراتبی مبتنی بروزن توزیع شده  73

3-15- الگوریتمی برای استقرار سرخوشه 75

3-16- خوشه­بندی امن 77

فصل چهارم 80

شبیه سازی.. 80

3-1- مروری بر شاخصهای شبیه­سازی سیستمهای بیسیم 81

4-1-1- الگوی آنتن 81

4-1-2- شبیه­سازی موثر 82

4-1-3- زیرشبکه­های موبایل 82

4-1-4- گره­های موبایل 82

4-1-5- جزئیات لینکهای رادیوئی در محیط شبیه ساز 84

4-1-6- خط سیرها 85

4-1-6-1- قالبهای فایلی خط سیر مبتنی بر قطعات 87

4-1-7- حرکت نسبی 90

4-1-8- قابلیت تحرک تصادفی (RM) 91

4-1-9- ماژول مدل سازی ناحیه (TMM) 92

4-1-10- انواع مدلهای انتشار 93

4-1-10-1- مدل انتشار فضای آزاد  93

4-1-10-2- مدل انتشار Langley – rice   94

4-1-10-4- مدل انتشار CCIR.. 97

4-1-10-5- مدل انتشار Walfish- Ikegami 97

4-1-10-6- مدل انتشار TIREM… 98

4-2- شبیه­سازی.. 99

4-2-1- توضیح مختصر جزییات شبکه. 99

4-2-2- مقیاس شبکه. 103

4-2-3- مروری بر برخی پارامترهای استفاده شده در پروژه 103

4-2-4- مروری بر پروتکلهای مسیر یابی در MANET.. 108

فصل پنجم 115

5-1- ترافیک… 115

5-1-1- محاسبه شدت ترافیک… 117

5-3- بررسی نتایج شبیه­سازی 120

5-3-1- مقایسه رفتار شبکه با دو پروتکل مسیریابی OLSR,AODV.. 120

5-3-1-1- ترافیک 121

5-3-2- مقایسه رفتار شبکه در محیط عادی – نویزی و شبکه بهینه شده 125

نتیجه­گیری : 129

فهرست جداول :

جدول 1-2 : دسته بندی کلی شبکه­های حسگر. 13

 جدول 1-1 : پشته  قراردادهای 802.11. 20

جدول]3-1 [ ناحیه تحت پوشش توسط هر گره و تعداد کل گره­های مورد نیاز برای ناحیه A.. 54

جدول4-1 : مقادیر رسانایی زمین (پیوسته) در مدل انتشار Longely-Rice. 94

جدول 4-2 : مدل انکسار زمین (پیوسته) در مدل انتشار Lonely – Rice. 95

جدول 4-3 : مقادیر رسانایی زمین (گسسته) در مدل انتشار Longely – Rice. 95

جدول 4-4 : مقادیر انکسار زمین در مدل انتشار Longly – Rice (پیوسته) 95

فهرست اشکال :

شکل 1-1: شمایی از یک شبکه حسگر. 14

شکل2-2 :نمونه­ای شماتیک از یک شبکه سلولی . 15

شکل2-3  : ساختار کانالهای IEEE 802.15.4. 21

 شکل2-4: رفتار موج رادیویی کوتاه دربرخورد با یون 24

شکل 3-1:ساختار گره حسگر. 37

شکل 3-2 :معماری شبکه حسگر. 37

شکل3-3 : معماری تخت.. 38

شکل 3-4: معماری خوشه بندی سلسله مراتبی.. 39

شکل 3-4: پشته پروتکل شبکه­های حسگر. 43

شکل3-5: توپولوژی شبکه تخت.. 50

شکل 3-6:توپولوژی شبکه سلسله مراتبی.. 50

شکل 3-7 : توپولوژی شبکه حسگر ناهمگون. 51

شکل 3-8:توپولوژی شبکه حسگر ترکیبی.. 52

شکل 3-9 : ساختار خوشه در شبکه های سلولی.. 53

شکل3-9 : ساختار خوشه­بندی خوشه­های 2پرشه. 56

شکل 3-10: خوشه­بندی با استفاده از الگوریتم LID.. 57

شکل3-11: الگوریتم خوشه­بندی بیشترین اتصال. 58

شکل 3-12 : ساختار flooding غیر فعال. 61

شکل 3-13: تغییر بخشی از درخت BFS. 70

شکل 3-14: نمونه­ای از سلسله مراتب سه لایه­ای.. 71

شکل 3-15 : ساختار توپولوژی درون خوشه­ای.. 74

شکل4- 1 : دو گره موبایل. 83

شکل 4- 2 : جریان بسته در لینک رادیوئی.. 85

شکل 4-3 : خط سیر مبتنی بر قطعات.. 85

شکل 4-3 : خط سیر مبتنی بر محور. 91

شکل 4-5 : بخش دسترسی شبکه MANET. 100

شکل 4-6 : شبکه Backaul 101

شکل 4-7 : شبکه انترانت ملی.. 102

شکل 4-8 : ساختارهای سرویس رسانی.. 106

شکل 4-9 : الگوریتم پروتکل AODV.. 110

شکل 4-10 : ساختار پروتکل OLSR. 114

شکل 4-11 : روش ارسال پیام hello توسط OLSR. 114

شکل 5-1 : سه روش اعمال ترافیک به شبکه. 116

شکل 5-2: نشان دهنده شدت ترافیک… 117

شکل 4-3 : کل جریان ترافیکی شبکه با جزئیات آن. 118

شکل 5-4 : جزئیات ترافیک شبکه. 119

شکل 5-5 : جریان ترافیک به همراه ازدحام 119

شکل 5-6: مقایسه ترافیک دریافتی در دو سناریو محیط عادی.. 121

شکل 5-7 : مقایسه تأخیر در دو سناریو. 122

شکل 5-8 : مقایسه تروپوت بین دو سناریو. 123

شکل 5-9 : مقایسه بار شبکه بین دو سناریو. 124

شکل 5-10 : محاسبه ترافیک ارسالی بین دو سناریو. 125

شکل 5-11 : مقایسه  میزان تأخیر سه سناریو. 126

شکل 5-12 : مقایسه میزان نرخ گذردهی در سناریوهای مختلف… 127

شکل 5-13 : مقایسه میزان بار سناریوها 128

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