عنوان : بررسی، شبیه سازی و بهبود الگوریتم­های کاهش مصرف انرژی در شبکه­ های حسگر بی­سیم

تعداد صفحات :96

چکیده امروزه با توجه به مزایای شبکه­های حسگر بی­سیم که همانا پیاده ­­سازی 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.

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