%34تخفیف

دانلود پروژه: مطالعه و بهبود وفق‌پذیری پروتکل‌های کنترل دسترسی به رسانه (MAC) با رفتار ترافیکی شبکه‌های سنسوری بی‌سیم در کاربردهای رخدادگرا

تعداد 121 صفحه در فایل word

چکیده:

یکی از کاراترین روش‌های کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم استفاده از الگوهای خواب/بیداری است. در بسیاری از کاربردهای مانیتور کردن محیط، برای طولانی‌تر کردن طول عمر شبکه در زمان‌هایی که تغییرات محیط بسیار نرم (آهسته) است، از الگوهای خواب/بیداری با طول دوره خواب طولانی استفاده می‌شود. این امر اگرچه از اتلاف انرژی به شدت جلوگیری می‌کند اما می‌تواند تاخیر انتها به انتها در تحویل داده‌ها را به صورت نامحدود افزایش دهد. همچنین با شناسایی رویداد مورد نظر، گره‌ها نیازمند پهنای باند بیشتر و تاخیر کمتر برای ارسال سریع داده‌های خود هستند. لذا ضروری است که طول دوره‌های خواب کوتاه‌تر گردد  تا فرکانس گزارش داده‌ها افزایش یابد. در نتیجه در کاربردهای رخدادگرا با چالش ناهمگونی ترافیک و تاخیر مورد نیاز مواجهه هستیم. در این پایان‌نامه، این چالش به صورت مساله‌ی وفق‌پذیر نمودن تاخیر انتها به انتها بازنویسی شده است. راهبرد پیشنهادی در این‌ پایان‌نامه با اصلاح و وفق‌پذیر نمودن یک راهبرد تضمین تاخیر انتها با انتها، می‌تواند با ایجاد کمترین تغییرات در الگوی خواب/بیداری گره‌ها، نیازهای جدید شبکه را برآورده سازد. نتایج شبیه‌سازی موفقیت و کارایی راهبرد پیشنهادی را تایید می‌کند.

کلید واژه ها: شبکه حسگر بی سیم، گره های حسگر، کاهش مصرف انرژی، MAC

فهرست مطالب

فصل اول: معرفی شبکه های حسگر بی سیم

1-1- مقدمه. 3

1-2- معرفی. 4

1-3- تاریخچه. 5

1-4- كاربردها 7

1-5- ساختار شبکه‌ای.. 8

1-5-1- معماری داخلی گره‏های حسگر. 9

1-5-2- پشته‌ی پروتکلی. 10

1-5-3- استانداردها 12

1-6- فاکتورهای مهم در طراحی شبکه‏های حسگر بی‌سیم. 14

1-7- چالش محدودیت انرژی.. 18

1-8- چالش مورد مطالعه در این پایان‌نامه. 20

1-9- مروری برفصل‏های آتی: 21

            فصل دوم: مروری بر تکنیک های کاهش مصرف انرژی

2-1- مقدمه. 23

2-2- طبقه‌بندی طرح‌های کاهش مصرف انرژی.. 23

2-3- پروتکل‌های لایه‌ی MAC.. 27

2-3-1- پروتکل‌های لایه‌ی MAC مبتنی بر زمان‏بندی.. 28

2-3-2- پروتکل‌های MAC مبتنی بر رقابت.. 33

2-3-3- پروتکل‏های MAC ترکیبی. 39

2-4- پارامترهای کارایی پروتکل‌های لایه‌ی MAC.. 43

2-5- تضمین تاخیر انتها به انتها 47

            فصل سوم: وفق پذیر نمودن تضمین تاخیر انتها به انتها

3-1-مقدمه. 51

3-2- انگیزش.. 51

3-3- بازنویسی مساله. 53

3-4- رهیافت حل مساله. 55

3-5- مدل شبکه. 57

3-5-1-مدل مصرف انرژی.. 58

3-5-2- بهینه‌سازی مصرف کلی انرژی.. 60

3-6- فاز استاتیک و ایجاد الگوهای اولیه‌ی خواب/بیداری.. 66

3-6-1- شرح مکانیزم ارسال بسته‌های کنترلی در فاز استاتیک.. 68

3-7-1- شرح مکانیزم اصلاح وفق‌پذیر فرکانس بیداری گره‌ها 75

            فصل چهارم: شبیه سازی و ارزیابی نتایج

4-1- مقدمه. 82

4-2- محیط شبیه‌‌سازی.. 82

4-3- پارامترهای مورد ارزیابی. 85

4-4- سناریوهای طراحی شده 86

4-4-1- تغییر ابعاد شبکه با ثابت نگه‌داشتن چگالی گره‌ها 87

            فصل پنجم: نتیجه گیری و کارهای آینده

5-1- مقدمه. 98

5-2- شرح مسئله. 98

5-3- خلاصه‌ی رهیافت ارائه شده 99

5-4- نتیجه‌گیری.. 100

5-7- کارهای آینده 101

مراجع                      102

 

 

فهرست شکل ها:

شکل 1- 1 تصویر تعدادی از گره‌های حسگر بی‌سیم   5

شکل 1- 2 معماری ارتباطی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم   9

شکل 1- 3 معماری داخلی یک گره‌ی حسگر بی‌سیم بر اساس مرجع (G. Anastasi, 2009) 10

شکل 1- 4 پشته‏ی پروتکلی که توسط گره‏ی چاهک و گره‏های حسگر مورد استفاده قرار می‏گیرد. 12

شکل 1- 5 پشته‏ی پروتکلی بر اساس استانداردهای ZigBee و IEEE 802.15.4 (Ch.Buratti, 2011). 14

شکل 1- 6 راهبردهای کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم   19

شکل 2- 1 راهبردهای کاهش مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم   26

شکل 2- 2 طبقه‌بندی پروتکل‌های MAC   28

شکل 2- 3 الگوی تقسیم‌بندی زمان در پروتکل‌های MAC مبتنی بر زمانبندی   28

شکل 2- 4 الگوریتم CSMA   35

شکل 2- 5 طول فریم پیش‏آهنگ باید حداقل برابر Check interval باشد. 36

شکل 2- 6 چرخه ی خواب بیداری در پروتکل SMAC   42

شکل 3- 1 الگوی یافتن مسیر وفق‌یافته برای تضمین تاخیر انتها به انتهای جدید در ناحیه‌ی A   56

شکل 3- 2 (a) درخت مسیریابی؛ (b) درخت مسیریابی بدون گره‌های سرشاخه  57

شکل 3- 3 نحوه‌ی توزیع تاخیر انتها به انتهای ناشی از الگوی خواب/بیداری گره‌ها 60

شکل 3- 4 نمایی از یک گره‌ی والد و گره‌های فرزند آن   62

شکل 3- 5 مکانیزم ارسال بسته‌های کنترلی در فاز استاتیک و فآیند تخصیص فرکانس بیداری گره‌ها 69

شکل 3- 6 (a) تاخیر انتها به انتهای گره‌ها؛ (b) فرکانس بیداری گره‌ها 71

شکل 3- 7 تاثیر موقعیت مکانی گره‌ی درخواست دهنده در تاخیر انتها به انتهای سایر گره‌ها 73

شکل 3- 8 تاخیر گره‌ها در حالت تغییر تاخیر مورد نیاز یک گره‌ی میانی   74

شکل 3- 9 مکانیزم ارسال بسته‌های کنترلی با هدف اصلاح وفق‌پذیر فرکانس خواب گره‌های رله  79

شکل 4- 1 توزیع تصادفی گره و درخت مسیرهای انتقال داده  83

شکل 4- 2 حذف گره‌های برگ از درخت مسیرهای انتقال داده  84

شکل 4- 3 مقدار مصرف کلی انرژی گره‌های شبکه در یک چرخه‌ی خواب/بیداری به ازای ابعاد مختلف     88

شکل 4- 4 میانگین مصرف انرژی برای گره‌های شبکه به ازای ابعاد مختلف     89

شکل 4- 5 مصرف کلی انرژی در شبکه برای سناریوهای با چگالی متفاوت    90

شکل 4- 6 میانگین مصرف انرژی گره ها 91

شکل 4- 7 تاثیر افزایش چگالی بر ساختار درخت مسیریابی؛ (a): 25 گره، (b): 50گره  91

شکل 4- 8 مصرف کلی انرژی در شبکه برای شعاع‌های انتشار متفاوت    92

شکل 4- 9 میانگین مصرف انرژی برای هر گره برای شعاع‌های انتشار متفاوت    93

شکل 4- 10 مصرف کلی انرژی در شبکه به ازای مقادیر تاخیر انتها به انتهای ثانویه متفاوت    94

شکل 4- 11 میانگین مصرف انرژی برای هر گره به ازای مقادیر تاخیر انتها به انتهای ثانویه متفاوت    94

شکل 4- 12 مصرف کلی انرژی شبکه برای تعداد گره‌های راه‌انداز مختلف     95

شکل 4- 13 میانگین مصرف انرژی هر گره برای تعداد گره‌های راه‌انداز مختلف     96

فهرست جدول ها:

جدول 2- 1 مقایسه پروتکل‏ها براساس ویژگی‏های آن‏ها 46

جدول 3- 1 مصرف انرژی برای چیپ‌ رادیویی   59

جدول 3- 2 علائم و فرمول ها 61

جدول 4- 1 مقادیر پارامترهای مورد استفاده در شبیه‌سازی   86

جدول 4- 2 مقادیر متغییر ابعاد و تعداد گره  87

جدول 4- 3 تغییر تعدادگره‌ها 89

جدول 4- 4 مقادیر متغیرها 92

جدول 4- 5 تغییر میزان تاخیر انتها به انتها اولیه و ثانویه  93

جدول 4- 6 گره های راه انداز  95

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