بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک

بررسی راهکارهای مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم ممتیک
نوع فایل: word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 99 صفحه

چکیده
یکی از چالش های مهم طراحی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، طولانی کردن طول عمر سیستم (گره) است، در حالیکه به کیفیت سرویس قابل قبولی برای کاربردها دست یافت. طولانی کردن عمر گره با کاهش مصرف انرژی ارتباط مستقیم دارد . در WSN، هر گره حسگر با توان باتری کار می کند و در اکثر موارد مخصوصا در محیط های دور و خصمانه امکان شارژ مجدد و جایگزینی آسان نیست. به دلیل قابلیت های محدود گره های حسگر، معمولا مطلوب است که WSN باید با تراکم بالا گسترش یابد و بنابراین افزونگی می تواند برای افزایش و بهینه سازی طول عمر شبکه بکار گرفته شود. در این پایان نامه ابتدا به بررسی الگوهای تحقیق شده با هدف افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، می پردازیم سپس یک الگوریتم بهینه سازی طول عمر و خود تثبیتی موثر برای تقویت طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، مطرح می کنیم. الگوریتم ما به دنبال ایجاد مقاومت با حفظ مجموعه ی لازم گره های در حال عمل و جایگزینی گره های خراب در صورت نیاز می باشد. برخی از نتایج تئوری و شبیه سازی را ارائه می کنیم که بطور کامل سودمندی الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهند.
کلمات کلیدی : بهینه سازی طول عمر، شبکه های حسگر، الگوریتم قابلیت اطمینان خود تثبیت، توزیع وایبل



فهرست مطالب
چکیده 1
فصل اول کلیات 2
۱-۱- مقدمه 3
۱-۲- بیان مسئله 4
۱-۳- اهمیت و ضرورت تحقیق 4
۱-۴- اهداف پژوهش 5
۱-۴-۱- هدف اصلی 5
۱-۴-۲ – اهداف فرعی 5
۱-۵ سوالات تحقیق 5
۱-۵-۱- سوال اصلی 5
۱-۵-۲- سوالات فرعی 5
۱-۶- فرضیات تحقیق 5
۱-۶-۱- فرضیه اصلی 5
۱-۶-۲- فرضیات فرعی 6
۱-۷- تعاریف اصطلاحات 6
۱-۷-۱- تعریف عمر شبکه 6
۱-۷-۲- تعریف الگوریتم ممتیک 6
۱-۷-۳- تعریف ازدحام در شبکه 6
۱-۸- طرح تحقیق و شیوه تجزیه و تحلیل داده ها 6
فصل دوم ادبیات و پیشینه پژوهش 7
۲-۱ تاریخچه شبکه های حسگر بیسیم 8
۲-۲- ویژگی های عمومی شبکه های حسگر بیسیم (WSN) 13
۲-۲- ۱ ساختار ارتباطی شبکه های حسگر 14
۲-۲-۲ فاکتورهای طراحی 14
۲-۲-۳ تحمل خرابی 14
۲-۲-۴ قابلیت گسترش 15
۲-۲-۵ هزینه تولید 15
۲-۳- ویژگی های سخت افزاری 15
۲-۴ ویژگی های منحصر به فرد یک شبکه حس گر بیسیم (WSN) 17
۲-۵ کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم 18
۲-۵-۱ ایجاد امنیت 18
۲-۵-۲ محیط و موجودات زنده 19
۲-۵-۳ صنعت 19
2-5-4 کنترل ترافیک 19
۲-۶ چالش های شبکه های حسگر بیسیم 20
۲-۷ مفاهیم قابل بحث و تحقیق در شبکه های حسگر بیسیم 23
۲-۷-۱ تنگناهای سخت افزاری 23
۲-۷-۲ توپولوژی 23
۲-۷-۳ قابلیت اطمینان 24
۲-۷-۴ مقیاس پذیری 24
۲-۷-۵ قیمت تمام شده 25
۲-۷-۶ شرایط محیطی 25
۲-۷-۷ رسانه ارتباطی 25
۲-۷-۸ توان مصرفی گره ها 25
۲-۸ مفهوم مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم 26
۲-۹ چالشهای مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم 28
فصل سوم کنترل ازدحام و روشهای پیشنهاد شده برای مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم 33
۳-۱ مقدمه 34
۳-۲ ازدحام در شبکه 34
۳-۳ کنترل ازدحام 35
۳-۴ تفاوت بین کنترل ازدحام و کنترل جریان 36
۳-۵ اصول کلی در کنترل جریان 36
۳-۶ سیاستهای پیشگیری از ازدحام 37
۳-۷ روشهای مسیریابی 38
۳-۷-۱ روش ارسال سیل آسا 38
۳-۷-۲ روش های مبتنی بر خوشه بندی 41
۳-۷-۳ روش مبتنی بر زنجیر 46
۳-۷-۴ روش های مبتنی بر انرژی باقیمانده هر گره (آگاه از انرژی) 48
فصل چهارم شبیه سازی 51
۴-۱ مقدمه 52
۴-۲ اصول پایه و مدل حس کردن 54
۴-۳ الگوریتم پیشنهادی 55
۴-۴ آنالیز توزیع طول عمرهای آتی 56
۴-۵ نرخ بیداری گره 58
۴-۶ فرمولاسیون مسئله 60
۴-۷ الگوریتم خود تثبیتی 61
۴-۸ اثبات های خود تثبیتی 61
۴-۹ آنالیز تئوری : آنالیز پیچیدگی پیام 62
۴-۱۰ آنالیز قابلیت اطمینان 65
۴-۱۱شرح اجمالی پروتکل های PEAS و PCP 67
۴-۱۱-۱ الگوریتم PEAS 67
۴-۱۱-۲ الگوریتم PCP 68
۴-۱۲ نتایج شبیه سازی 69
فصل پنجم نتیجه گیری 76
نتیجه گیری 77
منابع 78
Abstract 83