متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :برق گرایش :الکترونیک
عنوان : بررسی، شبیه سازی و بهبود الگوریتمهای کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر بیسیم
تعداد صفحات :96
چکیده
امروزه با توجه به مزایای شبکه های حسگر بیسیم که همانا پیادهسازی ساده و ارزان، مصرف توان پایین و مقیاسپذیری بالای آنها است، در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار گرفتهاند. طراحی شبکههای پایدار حسگر بیسیم یک مسئله بسیار چالش برانگیز است. انتظار میرود حسگرها با انرژی محدود به صورت خودکار برای مدت طولانی کار کنند. این در حالی است که جایگزینی باتریهای از کار افتاده ممکن است با هزینههای سنگین یا حتی در محیطهای سخت غیر ممکن باشد. از سوی دیگر، بر خلاف شبکههای دیگر، شبکههای حسگر بیسیم برای کاربردهای خاص مقیاس کوچک مانند سیستمهای نظارت پزشکی و مقیاس بزرگ مانند نظارت بر محیطزیست طراحی میشوند. در این زمینه، انبوهی از کار تحقیقاتی به منظور پیشنهاد طیف گستردهای از راهحلها برای مشکل صرفه جویی در انرژی انجام شده است.
در این پایان نامه یک الگوریتم مسیریابی برای تولید بهترین مسیر مابین گرههای حسگر و گره جمعکننده محلی و با هدف دستیابی به توزیع ترافیک مناسب و درنتیجه ایجاد تعادل در مصرف انرژی گرههای میانی طراحی شده است. ایجاد چنین تعادلی به افزایش طول عمر شبکه کمک میکند و بهبود الگوی مصرف انرژی در شبکههای حسگر بیسیم با منابع انرژی محدود را به دنبال خواهد داشت. از سوی دیگر با استفاده از امکان تغییر رنج گرهها، سعی میشود تا امکان توزیع بار در نقاط کم تراکم شبکه نیز افزایش یابد. نتایج حاصل از شبیهسازیها نشانگر بهبود 20 درصدی در طول عمر شبکه با استفاده از الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با برخی از الگوریتمهای مسیریابی حساس به انرژی پیشنهادی در سالهای اخیر میباشد.
فهرست عناوین
1 فصل اول مقدمه
1.1 مکانیزم های ذخیره سازی انرژی در شبکه های حسگر بیسیم
1.1.1 بهینه سازی رادیو
1.1.2 کاهش حجم اطلاعات
1.1.3 طرح خواب و بیدار
1.1.4 مسیریابی با کارایی انرژی
1.1.5 راهحل شارژ
1.2 ویژگیهای شبکه های حسگر بیسیم از منظر مسیریابی
1.3 الزامات طراحی الگوریتم های مسیریابی در شبکه های حسگر
1.4 بررسی کاستیهای الگوریتمهای مسیریابی موجود
1.5 دستاوردها و نوآوریهای این پایان نامه
2 فصل دوم مروری بر کارهای پیشین
2.1 الگوریتمهای مسیریابی نامبتنی بر ساختار
2.1.1 الگوریتمهای جغرافیایی
2.1.2 الگوریتمهای مبتنی بر هوش مصنوعی و تئوری مورچگان
2.1.3 الگوریتمهای خوشهبندی
2.2 الگوریتمهای مبتنی بر ساختار
2.2.1 الگوریتم RPL
2.2.1.1 گراف مسیریابی جهت دار مبتنی بر مقصد (DODAG)
2.2.1.2 شناسه های پروتکل
2.2.1.3 تشکیل مسیر در گراف
2.2.1.4 معیارهای وزن دهی مسیر در پروتکل RPL
2.2.2 الگوریتم LB_RPL
2.2.3 الگوریتم UDCB
2.2.4 الگوریتم UDDR
2.2.4.1 فاز انتخاب والد
2.2.4.2 حرکت خودخواهانه
2.2.4.3 بازی مشترک
2.2.4.4 فاز اتصال
3 فصل سوم مدل شبکه مورد بررسی و تعریف مسأله مسیریابی بهینه
3.1 همبندی شبکه.
3.2 چگالی گرهها
3.3 مدل لینک مخابراتی بیسیم
3.4 مکانیزم دسترسی به کانال مخابراتی
3.5 تعریف مسأله توزیع ترافیک بهینه
4 فصل چهارم الگوریتم مسیریابی درختی با هدف مصرف انرژی متوازن
4.1 فاز ایجاد درخت
4.2 بررسی اثر افزایش رنج مخابراتی
4.3 نحوه انتخاب والد ترجیحی
4.4 تحلیل پیچیدگی الگوریتمPBLD
5 فصل پنجم چارچوب شبیه سازی و مقایسه نتایج عملکرد
5.1 محیط شبیه سازی
5.2 پارامترهای شبیه سازی
5.3 سناریوهای شبیه سازی
5.4 نتایج شبیه سازی
5.4.1 عملکرد الگوریتم PBTR با توجه به تعداد گرهها
5.4.2 عملکرد الگوریتم PBTR با توجه به تعداد گرههای تولید کننده ترافیک
5.4.3 عملکرد الگوریتم PBTR با توجه به نرخ تولید ترافیک متغییر
6 فصل ششم جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
منابع و مراجع
