بررسی خاصیت تحمل پذیری خطای الگوریتم های مسیریابی چند مسیره در شبکه های حسگر بی سیم
تعداد صفحات : 120 با فرمت ورد و قابل ویرایش
امروزه بحث سیستمهای کنترل و نظارت از راه دور یکی از مباحث پر چالش در زمینه علوم الکترونیک و کامپیوتر میباشد. لذا تحقیقات در هر زمانی به دنبال راهحلی میباشد تا به شرایط خاص و انتظارات مدنظر ما پاسخ دهد؛ در شرایط و کیفیت کاری یکسان هر چه نسبت هزینه به کارائی پایین‌تر باشد، همان قدرمحبوبیت آن شیوه بالاتر خواهد رفت.
برای آگاهی از تغییرات محیط اطراف و یا وضعیت هر مجموعه نیازمند به یکسری تجهیزات هست، که به عنوان حسگر[1] شناخته میشوند و تغییرات مدنظر (تغییرات فیزیکی یا شیمیائی) را در قالب یک پاسخ، به منظور اندازه‌گیری میزان تغییرات و یا وجود آن، بررسی مینمایند. پس از جمعآوری اطلاعات مورد نیاز می‌توان سایر عملیات را بر اساس پاسخ ارائه شده انجام داد [1]و [2].
پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم باعث شدهاست، بتوانیم گرههای حسگر چندکاره، با توان مصرفی پایین و هزینه کم داشته باشیم. این حسگرها از نظر اندازه بسیار کوچک هستند و برای مسافت‌هاکوتاه میتوانند با هم ارتباط برقرار کنند. این گرههای حسگر کوچک طبق نظریه شبکههای حسگر، دارای تجهیزات حس کردن، پردازش داده‌ها و مخابره آنها میباشند. تفاوت اصلی شبکههای حسگر بیسیم[2] با سایر شبکهها در ماهیت داده-محورو همچنین منابع انرژی و پردازشی بسیار محدود در آنها است. این تفاوتها موجب شده تا روش‌های مطرح شده جهت انتقال داده‌ها در سایر شبکهها و حتی شبکه‌هایی که تا حد زیادی ساختاری مشابه شبکههای حسگر دارند (مانند شبکههای موردی سیار[3] )، در این شبکهها قابل استفاده نباشند. روند توسعه این شبکهها در حدی است که مطمئناً این شبکهها در آینده نزدیک، نقش مهمی را در زندگی روزمره ما ایفا خواهند کرد.
تکنیک‌ها و شیوههای مورد استفاده در چنین شبکههای وابستگی شدیدی به ماهیت کاربرد شبکه دارد. ساختار توپولوژی شبکه، شرایط جوی و محیطی، محدودیتها و ... عوامل موثری در پارامترهای کارایی و هزینه شبکه میباشند؛ لذا امروزه در سرتاسر دانشگاههای معتبر و مراکز تحقیقاتی کامپیوتری، الکترونیکی و به خصوص مخابراتی، شبکههای حسگر بیسیم، یک زمینه تحقیقاتی بسیار جذاب و پرطرفدار محسوب می‌شود. تحقیقات و پیشنهادات زیادی در مباحث مختلف ارائه شده است و همچنان حجم تحقیقات در این زمینه سیر صعودی دارد.
هدف اصلی تمامی این تلاشها و ارائه راهکارها، داشتن سیستمی با شیوههای کنترلی ساده، آسان و با هزینه پایین میباشد. همچنین با پاسخگویی به نیازمندیهای ما بتواند در مقابل محدودیتها (پهنای باند، انرژی، دخالت‌های محیطی، فیدینگ و ... ) ایستادگی کند و شرایط کلی را طبق خواسته‌ها و تمایلات ما (انتقال حجم زیاد اطلاعات پر محتوا، بقاء پذیری و طول عمر بالا، هزینه پایین و...) را فراهم سازد؛ لذا محققین جنبههای مختلف را تحلیل و بررسی مینمایند و سعی می‌کنند ایدههای بهینه و کارا را استخراج کنند. این ایدهها میتوانند از محیط وحش اطرافمان الهام گرفته شده باشد و با استفاده از قوانین ریاضی و نظریات تئوری و آماری می‌توان آنها را تحلیل نمود.
در سالهای اخیر، رشد بسیاری را در زمینه شبکههای حسگر بیسیم [4] شاهد بودهایم. شبکههای حسگر شامل تعداد زیادی از گرههای[4] حسگر بسیار کوچک میباشند که برای جمعآوری و پردازش اطلاعات محیطی، مورد استفاده قرار میگیرند. بر خلاف شبکههای موردی که شاید در نگاه اول بسیار شبیه به شبکههای حسگر به نظر بیایند، گرهها در شبکههای حسگر، معمولاً فاقد آدرسهای منحصر به فرد میباشند و آنچه بیشتر در این شبکهها حائز اهمیت است، اطلاعات جمعآوری شده توسط حسگرهای شبکه است. همچنین به دلیل عدم دسترسی به گرهها پس از فرآیند پراکندن آنها در محیط، گرههای شبکه پس از مصرف انرژی موجود، عملاً بدون استفاده شده و خواهند مرد. بنابراین مسئله انرژی و بهینهسازی مصرف آن، یکی از چالشهای مطرح در این شبکههاست و کارهای زیادی هم در سالهای اخیر در این مورد صورت گرفته است.
فهرست
فصل 1 مقدمه‌ای بر شبکههای حسگر بیسیم
1-1مقدمه
1-2کاربردها و مزایای استفاده از شبکههای حسگر
1-3محدودیت‌های سخت افزاری یک گره حسگر
1-4معماری شبکههای حسگر
1-5معماری ارتباطی درشبکه‌های حسگر
1-6اجزای سخت افزاری
1-6-1کنترلر یا واحد پردازنده مرکزی (CPU)
1-6-2فرستنده گیرنده رادیویی
1-6-3حافظه جانبی
1-6-4انواع حسگرها
1-6-5منبع تغذیه
1-6-6باطری‌ها و سلول‌های خورشیدی
1-7اجزای نرم افزاری
1-7-1سیستم عامل Tiny OS
1-8خلاصه
فصل 2 تعریف مسئله
2-1دسترس پذیری
2-2دلایل وجود خطا در شبکههای حسگر بیسیم
2-3دلایل نیاز به یک پروتکل با قابلیت تحمل پذیری خطا در شبکههای حسگر بیسیم نسبت به شبکههای دیگر
2-4طبقه‌بندی تکنیک‌های قابلیت تحمل پذیری خطا
2-5مسیریابی چند مسیره
2-5-1مسیرهای مستقل
2-5-2مسیرهای شبه متمایز
2-6قابلیت اطمینان
2-7نتیجه‌گیری و هدف کلی
فصل 3 مروری بر کارهای مرتبط و پروتکل‌های مسیریابی
3-1روش انتشار هدایت شده
3-1-1دسته خصوصیت‌ها
3-1-2روش انتشار جذب یک مرحله‌ای
3-2کاربرد کدینگ در مسیریابی چند مسیره برای افزایش تحمل پذیری خطا
3-2-1Erasure coding
3-3چالشهای مختلف در مسیریابی چند مسیره برای افزایش قابلیت اطمینان
3-3-1چالش بین سربار ترافیک و مسیریابی چند مسیره
3-3-2چالشهای بین مصرف انرژی و قابلیت اطمینان
3-3-3محاسبه قابلیت اطمینان در شبکههای حسگر بیسیم
فصل 4 پروتکل پیشنهادی LOMDD
4-1مقدمه
4-2نحوه عملکرد پروتکل پیشنهادیLOMDD
4-2-1فاز اول : انتشار علاقه‌مندی‌ها
4-2-2فاز دوم : انتشار بسته‌های اکتشافی
4-2-3فاز سوم : ارسال داده‌های تقویتی
4-2-4فاز چهارم: ارسال داده‌ها و تعویض مسیرها
4-3نحوه پیاده سازی و ارزیابی
4-3-1بستر پیاده سازی
4-3-2سناریوهای شبیه سازی
4-4بررسی نتایج شبیه سازی
4-4-1سربار بسته‌های اکتشافی
4-4-2میانگین تعداد بسته‌های دریافتی در هر لحظه توسط چاهک
4-4-3قابلیت اطمینان
4-4-4سربار بسته‌های غیر داده
4-5خلاصه
فصل 5 پیشنهاد یک راهکار برای تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از دیاگرام تصمیم‌گیری دودویی مرتب شده
5-1مقدمه
5-2دیاگرام تصمیم گیری دودویی مرتب شده
5-2-1درخت تصمیم گیری دودویی
5-2-2نمودار تصمیم‌گیری دودویی
5-2-3نمودار تصمیم گیری دودویی مرتب شده (OBDD)
5-3تحلیل و تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از یک راهکار پیشنهاد شده مبتنی بر OBDD
5-3-1قابلیت اطمینان
5-3-2نمادهای استفاده شده در راهکار پیشنهاد شده
5-3-3نحوه عملکرد راهکار پیشنهاد شده
5-4خلاصه
فصل 6 پیشنهاد یک پروتکل چند مسیره تطبیقی برای اقناع قابلیت اطمینان
6-1مقدمه
6-2پروتکل چند مسیره تطبیقی پیشنهادی برای اقناع قابلیت اطمینان
6-2-1تنظیمات اولیه
6-2-2تعاریف
6-2-3نحوه تصمیم گیری چاهک
6-2-4.. نحوه انتخاب مسیر هنگام افزایش یا کاهش مسیرها
6-3نحوه پیاده سازی و ارزیابی
6-3-1سناریوهای شبیه سازی
6-3-2مدل خطا
6-3-3مقایسه
6-3-4محاسبه قابلیت اطمینان
6-3-5محاسبهمیانگین تعداد مسیرهای استفاده شده
6-3-6محاسبه سربار
6-3-7محاسبه انرژی مصرف شده
6-4نتایج شبیه سازی
6-4-1قابلیت اطمینان
6-4-2تعداد میانگین مسیرها
6-4-3سربار شبکه
6-4-4انرژی مصرف شده
6-5خلاصه
فصل 7 جمع بندی و نتیجه‌گیری
7-1پروتکل چند مسیره LOMDD
7-2راهکاری برای تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از دیاگرام تصمیم‌گیری دودوییمرتب شده
7-3.. پروتکل چند مسیره تطبیقی برای اقناع قابلیت اطمینان
7-4کارهای آتی
7-4-1گسترش LOMDDبرای توزیع بار در میان مسیرهای موجود
7-4-2گسترش LOMDDبرای توزیع بار در میان مسیرهای موجود با استفاده از کدینگ
7-4-3بهینه سازی مسئله اقناع قابلیت اطمینان
فهرست منابع و مآخذ
ضمیمه
تعداد صفحات : 120 - قابل ویرایش با نرم افزار ورد
