پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم

word
118
1 MB
30913
مشخص نشده
کارشناسی ارشد
قیمت: ۱۱,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • خلاصه
  • فهرست و منابع
  • خلاصه پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم

    پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

    چکیده:

    یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یکمحیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند.از آنجایی که گره ها از باتری تغذیه میکنند ،مساله مهمی که در شبکه های حسگرمورد توجه قرار میگیرد،بحث مصرف انرژی است.یکی از روشهایی که در این شبکه ها برای کاهش مصرف انرژی بسیار رایج است خواباندن گره ها در مواقعیست که بار کاری آنها پایینتر باشد.خواباندن هر قسمت از گره حسگر تاثیر متفاوتی برروی مصرف انرژی خواهد داشت.

    بیشترین مصرف انرژی در قسمت فرستنده است که باپروتکلهای MAC کنترل میشود.S-MAC یکی از MAC های معروف طراحی شده ویژه شبکه های حسگر میباشد.دراین MAC گره ها از طریق چرخه های خواب و فعالیت به صرفه جویی در مصرف انرژی میپردازند.

    روشهای بسیاری برای مسیریابی در شبکه های چندگامه حسگر ارائه شده استکه تلاش بر کمینه سازی مصرف انرژی دارند.یکی از روشهای پرکاربرد و داده-محور در این شبکه ها روش انتشار هدایت شده است.

    در این پایان نامه پروتکلی مطرح خواهدشد که برگرفته از پروتکلMAC میباشد که ویژه مسیریابی انتشار هدایت شده در شبکه های حسگر است . این پروتکل ویژگیهای صرفه جویی در انرژی که در S-MAC وجود دارد را پیاده سازی کرده وقادر است خود را با بار شبکه در شرایط مختلف وفق دهد.

    در لایه کاربرد میتوان بااستفاده از تنظیماتی که در فعالیت این لایه انجام میگیرد مصرف انرژی را کاهش داد.درصورتیکه گره این امکان را داشته باشدکه فعالیت واحد حسگر را کنترل کند ،میتوان با زمانبندی فعالیت این واحد و به خواب بردن آن در شرایطی که کاربرد اجازه آن را میدهد از مصرف انرژی کاست.از آنجا که تعداد گره های به کار رفته در شبکه معمولا از تعداد گره های لازم برای فراهم آوردن پوشش بر روی شبکه بالاتر میباشد ، بنابراین میتوان برخی از این گره ا را به خواب برد و کار نظارت را به صورت دوره ای انجام داد.در اینجایک روش پویا و احتمالاتی برای فراهم کردن پوشش K–لایه ای مورد نیاز برنامه کاربردی بر روی یک نفوذ گر در شبکه ارائه می شود.این روش قادر است به صرفه جویی بسیار بالایی دست پیدا کرده و درعین حال پوشش مورد نیاز را فراهم آورد

    پیشرفت های اخیر در علم الکترونیک و مخابرات بی سیم باعث شده تا دانشمندان بتوانند به ایده ای که سالها آن را در سر میپروراندند، جامه عمل بپوشانند.

    شبکه های حسگر ،فناوری است که به ما امکان نظارت دقیق و نامحسوس بر یک فضای گسترده فیزیکی را میدهد.

    یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگری است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمع‌آوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگری، از ‌قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکان‌های خطرناک و یا غیرقابل دسترس رهاکنیم

    از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم ‌های شبکه‌های حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصر به فردشبکه‌های حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گره‌های حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز یا به گره‌ای که مسئول پردازش و نتیجه‌گیری اطلاعات است، ابتدا خود یک سری پردازش‌های اولیه و ساده را روی اطلاعاتی که به دست آورده است، انجام می‌دهد و سپس داده‌های نیمه پردازش شده را ارسال می‌کند.

    با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه می‌کند. ‌در واقع قدرت شبکه‌های بی‌سیم حسگر در توانایی به‌کارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خودقادرند سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت برشرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفتهشوند. هریک از گره ها مجهز به تعدادی حسگر (مانند حسگرهای صوتی ، دما ، مادون قرمز ، لرزش ، تشعشع  ویا هرگونه حسگر دیگر)، یک پردازنده کوچک ، یک گیرنده / فرستنده رادیویی و یک منبع تغذیه است. گره های این شبکه میتوانند بر روی زمین ، در هوا، زیر آب ، روی بدن انسان و یا برروی وسایل نقلیه تعبیه شوند .گره های حسگر باکمک یکدیگر سعی میکنند تا اطلاعات محیطی را جمع آوری کرده و آنها را به یک مرکز که به آن اصطلاحا Sink گفته میشود ، انتقال دهند.

    1-1 معرفی شبکه های حسگر بیسیم

    امروزه بحث سیستم های کنترل و نظارت ازراه دور یکی از مباحث پر چالش در زمینه علوم الکترونیک و کامپیوتر می باشد. لذا تحقیقات در هر زمانی به دنبال راه حلی می باشد تا شرایط خاص و انتظارات مدنظرراپاسخ دهد .درشرایطوکیفیتکارییکسانهرچهنسبتهزینهبهکارائیپائینترباشد،همانقدرمحبوبیتآنشیوهبالاترخواهدرفت.

    پیشرفتهای اخیر در زمینه سیستمهای حسگرهای هوشمند ، مخابرات بی سیم و همچنین الکترونیک دیجیتال ، امکان ساخت گره های حسگر کوچک ، کم مصرف و کم هزینه رافراهم می سازند که توانایی برقراری ارتباط به صورت بی سیم را نیز دارا می باشند. باتوجهبهعملکردمتفاوتشبکههایحسگر،هرگرهمیتواندباتوجهبهوظایفتعریفشدهازاجزایمتنوعیتشکیلشدهباشدولیدرحالتکلیهرگرهازیکسریاجزایکلیتشکیلشدهاستکهعبارتنداز: واحدپردازشمرکزی،فرستنده و گیرندهرادیویی،منبعتغذیهکهمیتواندازطریقباطرییاسلولهایخورشیدییاترکیبهردو،انرژیموردنیازسیستمرا فراهمکند،یکیاتعدادیحسگرکهدادههایموردنظرراجمعآوریمیکنند،انواعحافظههایجانبیدرصورتنیاز، موقعیتیاب GPSوسایراجزاییکهبستهبهکاربردهایمتفاوتمیتوانددرهرگرهگنجاندهشود.

    به طور کلی یک شبکه حسگر بی سیم شامل تعداد زیادی از این گره ها می باشند که برای اندازه گیری یک پارامتر ، داده های آنها به صورت دسته جمعی مورد توجه قرار می گیرد، یعنی همه اطلاعات جمع آوری شده یک پارامتر در یک گره از شبکه که معمولا ایستگاه پایه[1] نامیده می شود، پردازش شده و مقدار واقعی آن پارامتر به طور نسبتا دقیقی تخمین زده می شود. در این شبکه ها معمولا از کار افتادن یک گره شبکه تقریبا تاثیری در مقدار تخمین زده شده ندارد.

    در شبکه های حسگر بی سیم، گره های حسگر با تعداد زیاد در داخل مکان مورد نظر و یا بسیار نزدیک به آن برای اندازه گیری پارامتر مورد نظر قرار دارند . مکان این گره ها از قبل طراحی نشده است . این مساله به سادگی در کار جایگذاری حسگرها در شبکه کمک می کند اما در عوض ، پروتکل هایی که برای این شبکه ها به کار گرفته می شود باید خود تنظیم یا خود سازمانده باشد. با توجه به اینکه این حسگرها در داخل خود پردازنده دارند ، برای کم شدن حجم انتقال اطلاعات ، این حسگرها فقط داده مورد نیاز را پس از پردازش داده های اولیه می فرستد .

    شبکه های حسگر بی سیم از جهات بسیاری  شبیه به شبکه های adhoc متحرک ( MANET ) می باشند ، اما پروتکل هایی که برای شبکه های adhoc  مورد استفاده قرار می گیرند برای شبکه های حسگر بی سیم مناسب نمی باشند. در شبکه های adhoc  مساله اصلی برای طراحی پروتکل ها ، کیفیت سرویس[2] دهی ( Qos ) می باشد ، در صورتی که در شبکه های حسگر بی سیم محدودیت اصلی برای طراحی پروتکل ها ، انرژی محدود حسگرها می باشد. در واقع پروتکل هایی که مصرف توان در حسگرها را به حداقل برسانند ، برای شبکه های حسگر بی سیم بیشتر مورد توجه هستند.

    پروتکل ها ، تکنیک ها و مفاهیم زیادی از شبکه بی سیم سنتی مثل شبکه سلولی ، شبکه ادهاک و بلوتوث وجود دارد که قابل اجرا بوده و هم اکنون در شبکه حسگر بی سیم به کار می رود ولی تفاوتها باعث می شود که نیاز به پروتکل ها و تکنیک های جدیدی باشد .

    به طور کلی تفاوتهای اصلی شبکه های حسگر بی سیم با شبکه های adhoc به قرار زیر است :

    تعداد گره های شبکه در شبکه های حسگر بی سیم بسیار بیشتر از شبکه های adhoc  است .

    حسگرها در شبکه های حسگر بی سیم به صورت فشرده جایگذاری شده اند .

    حسگرها در شبکه های حسگر بی سیم بیشتر در معرض خرابی هستند .

    همبندی شبکه های حسگر بی سیم دائما در حال تغییر است .

    در اکثر شبکه های حسگر بی سیم برقراری ارتباط به صورت پخش است در صورتی که برای شبکه های adhoc ارتباط به صورت نقطه به نقطه است .

    حسگرها در اندازه ، توان ، قدرت محاسبه و حافظه محدودیت دارند .

    تفاوتاصلیشبکههایحسگرباسایرشبکههادرماهیتداده-  محور[3]وهمچنینمنابعانرژیوپردازشیبسیارمحدوددرآنهاستکهموجبشدهتاروشهایمطرحشدهجهتانتقالدادههادرسایرشبکههاوحتیشبکههاییکهتاحدزیادیساختاریمشابهشبکه هایحسگردارند ( مانند شبکه های موردی ) ، دراینشبکه هاقابلاستفاده نباشند .

    تکنیکهاوشیوههایمورداستفادهدرچنینشبکههاییوابستگیشدیدیبهماهیتکاربردشبکهداردوساختارهمبندیشبکه،شرایطجویومحیطی،محدودیتهاو ... عواملموثریدرپارامترهایکاراییوهزینهشبکهمیباشند.

    هدفاصلیتمامیاینتلاشهاوارائهراهکارها ،داشتنسیستمیباشیوههایکنترلیساده،آسانوباهزینهپائینمیباشدکهدرنهایتباپاسخگوییبهنیازمندیهایمابتوانددرمقابلمحدودیتها)پهنایباند،انرژی،دخالتهایمحیطی،فیدینگ و ... ) ایستادگیکندوشرایطکلیراطبقخواستههاوتمایلاتما (انتقالحجمزیاداطلاعاتپرمحتوا،بقاءپذیریوطولعمربالا،هزینهپائین و ... )  فراهم سازد.

    1-2  معماری گره حسگر

    گره های حسگر در حالت کلی از شش جزء تشکیل شده اند: پردازنده، حافظه، منبع تغذیه، حسگر ویا محرک، مبدل آنالوگ / دیجیتال و سیستم ارتباطی .از منظر سیستمی این مولفه ها در قالب چهار واحد عملیاتی با یکدیگر همکاری میکنند که عبارتند از:

    واحد منبع تغذیه  که متشکل از یک باتری است که ولتاژ لازم جهت به کار انداختن سایر مولفه ها را فراهم میکند و معمولا قابل شارژ مجدد نیست.

    واحد حسگر که شامل حسگر ومحرک  و همچنین یک مبدل آنالوگ دیجیتال است  که ارتباط گره حسگر را با دنیای فیزیکی میسر میسازد.

    واحد پردازش و محاسبات که یک ریز کنترل کننده یا یک ریز پردازنده همراه با یک حافظه است که گره حسگر را هوشمند میسازد.

    واحد ارتباطی که شامل یک گیرنده / فرستنده رادیویی با برد کم است که ارسال و دریافت داده را میسر میکند. علاوه بر موارد فوق یک ریز سیستم عامل بلادرنگ واحدهای حسگر، پردازشگر و ارتباطی را کنترل و هدایت میکند.شکل 1-1 معماری یک گره حسگر را از دیدگاه سیستمی نشان می دهد.

    براساس ویژگی های مولفه های تشکیل دهنده گره های حسگر ، شبکه های حسگر را میتوان به دو رده تقسیم کرد:

    شبکه های حسگر همگن و شبکه های حسگر ناهمگن

    در یک شبکه حسگر همگن ، قابلیت و توانمندیهای گره های حسگر از نظر نوع پارامتر حس شونده، قدرت ارتباطی و محدودیت منابع مانند هم است در حالیکه در یک شبکه ناهمگن گره ها دارای قابلیتها و کارکردهای متفاوت هستند.

    مثلا برخی از گره ها ممکن است منبع تغذیه بزرگتر و یا پردازنده قویتری نسبت به سایر گره ها داشته باشند.استقرار یک شبکه همگن به مراتب ساده تر از یک شبکه ناهمگن است.

    1-3 ویژگیهای عمومی شبکه های حسگر

    علاوه بر نکاتی که تاکنون درباره شبکه‌های حسگر به عنوان مقدمه آشنایی با این فناوری بیان کردیم، اینشبکه‌ها دارای یک سری ویژگی‌های عمومی نیز هستند. مهم‌ترین این ویژگی‌ها عبارت استاز:

    بر خلاف شبکه‌های بی‌سیم سنتی، همه گره‌ها در شبکه‌های بی‌سیم حسگر نیازیبه برقراری ارتباط مستقیم با نزدیک‌ترین برج کنترل قدرت یا ایستگاه پایه ندارند،بلکه حسگرها به خوشه‌هایی (سلول‌هایی) تقسیم می‌شوند که هر خوشه (سلول) یک سرگروهخوشه موسوم به Parent انتخاب می‌کند.این سرگروه‌ها وظیفه جمع‌آوری اطلاعاترا بر عهده دارند. جمع‌آوری اطلاعات به منظور کاهش اطلاعات ارسالی از گره‌ها بهایستگاه پایه و در نتیجه بهبود بازده انرژی شبکه انجام می‌شود. ‌البته چگونگیانتخاب سرگروه خود بحثی تخصصی است که در تئوری شبکه‌های بی‌سیم حسگر مفصلاً موردبحث قرار می‌گیرد.

    هر حسگر موجوددر شبکه دارای یک رنج حسگری است که به نقاط موجود در آن رنج احاطه کامل دارد. یکیاز اهداف شبکه‌های حسگر این است که هر محل در فضای مورد نظر بایستی حداقل در رنجحسگری یک گره قرار گیرد تا شبکه قابلیت پوشش همه منطقه موردنظر را داشتهباشد.

    یک حسگر با شعاع حسگری r را می‌توان با یک دیسک با شعاع r مدل کرد. ایندیسک نقاطی را که درون این شعاع قرار می‌گیرند، تحت پوشش قرار می‌دهد. بدیهی است کهبرای تحت پوشش قرار دادن کل منطقه این دیسک‌ها باید کل نقاط منطقه رابپوشانند.

    با این که توجه زیادی به پوشش کامل منطقه توسط حسگرها می‌شود،احتمال دارد نقاطی تحت پوشش هیچ حسگری قرار نگیرد. این نقاط تحت عنوان حفره‌هایپوششی نامیده می‌شوند. اگر تعدادی حسگر به علاوه یک منطقه هدف داشته باشیم، هر نقطهدر منطقه باید طوری توسط حداقل n حسگر پوشش داده شود که هیچ حفره پوششی ایجاد نشود.  این موضوع لازم به ذکر است که مسأله حفره پوششیبسته به نوع کاربرد مطرح می‌گردد. در برخی کاربردها احتیاج است که درجه بالایی ازپوشش جهت داشتن دقت بیشتر داشته باشیم.

     

    1-4 کاربردهای شبکه های حسگر

    همانطور که در بحث مقدمه مطرح شد،امروزه کاربردهای بسیاری برای شبکه های حسگر مطرح شده است و روز به روز هم برتعداد آنها اضافه میشود.

    برخی از کاربردهایی که تاکنون روی این شبکه ها مورد ارزیابی قرار گرفته اند عبارتند از:

    میدانهای جنگی

    درمیدان های جنگی ، میتوان جهت شناسایی و بررسی آماری تجهیزات و نیروی دشمن و همینطور کلاسبندی و پیگردی نحوه آرایش و مسیر حرکت نیروهای دشمن یا نیروهای خودی ، از شبکه های حسگر استفاده کرد و درنهایت وضعیت نیروهای خودی را در قالب نیروهای دشمن بررسی نمود.

    شناسایی محیط های آلوده

    در محیط های مختلف امکان وجود آلودگیهای مختلف وجود دارد.لذا با استفاده از چنین شبکه هایی میتوان وجود آلودگیهای مشخصی را در سطح محیط تحت نظر بررسی کرد وحتی میزان غلظت آلودگی در قسمتهای مختلف را مشاهده نمود ودرنهایت با استفاده از اطلاعات آماری بدست آمده در خروجی سیستم میتوان نمودار سه بعدی وضعیت آلودگی در سطح محیط مورد نظر را بدست آورد.

    نوع آلودگی نیز میتواند یکتا نباشد و با توجه به امکانات ، هر گره در شبکه حسگر میتواند شناسایی چندین نمونه آلودگی را پشتیبانی کند.

    مانیتورکردن محیط زیست

    مجموعه ای از تحقیقات در زمینه محیط زیست نیازمند انجام مطالعات مکرر و متمرکز وصرف زمان زیادی جهت جمع آوری اطلاعات میباشد که معمولا از حوصله وتوانایی چشمان انسان خارج است و در چنین مواردی از دستگاههای مانیتورینگ ،تحلیلگر و ذخیره کننده نتایج استفاده میشود.

    از طرفی دیگر ،به دلیل وجود برخی شرایط محیط زیست، اکثر کارهای تحقیقاتی بایستی در سکوت وآرامش صورت گیرد تا وجود انسان و تجهیزات در محیط ، اثر منفی بر عملکرد غریزه های ذاتی موجودات نداشته باشد.ازاین رو معمولا تمام سیستمهای مانیتورینگ قابلیت کنترل از راه دور را دارنددر عین حال این سیستمها طوری انتخاب میگردند که وجود آنها در محیط محسوس نباشد.

    با در نظر گرفتن تمام موارد فوق ، ملاحظه میشود که تمام شبکه های حسگر ،علاوه بر بحث هزینه پایین مصرفی،در زمینه مانیتور کردن محیط زیست،ازتوانایی بالایی برخوردار میباشند.

    در مواردی همچون بررسی وضعیت آب و هوای جوی محیط و بررسی وضعیت ظاهری آن،به خصوص محیط سرسبز وجنگلی،بررسی رشدونمو گیاهان وموجودات و موقعیت یابی وپیگردی موجودات زنده در محیط زیست میتوان از قدرت بالای شبکه های حسگر استفاده کرد.

    بررسی وتحلیل وضعیت بناهای ساختمانی:

    بسیاری از سازمان ها وموسسات تحقیقاتی در زمینه عمران ومسکن برای انجام مطالعات و تحقیقات خود از وضعیت بناهای مدنظر،در طول زمان یا در هنگام بروز حوادث طبیعی بخصوص زلزله،نیازمند استفاده از تجهیزات مانیتورینگ میباشد تا اطلاعاتی مانند میزان فشاروتحمل مصالح ، وجود ترک ،میزان آسیب وارده ،وضعیت فرسودگی ،امنیت و حفاظت ساختمان وسایر جزئیات مرتبط با هدف تحقیقات در مورد بناهایی مثل ساختمانهای قدیمی ، پلها، سدها و موزه ها و... را جمع آوری کنند و با توجه به توانایی های شبکه های حسگر ، میتوان ازاین شبکه ها برای دست یافتن به اهداف مطرح شده در بالا استفاده کرد.

    درجاده ها و بزرگراههای هوشمند:

    یکی از مشکلات جامعه و راهنمایی ورانندگی ،کنترل وضعیت ترافیک در سطح شهر میباشد.بابرپایی شبکه هایی از گره های حسگر در سطح شهر و قرار دادن گره ها در بزرگراهها و خیابانهای شهر ،میتوان بزرگراهها وخیابانها را هوشمند ساخت و از وضعیت تراکم عبور ومرور وسایل نقلیه ویا بروز حوادثی مانند برخورد چندین وسیله نقلیه، در نقاط زیر نظر گره های سنسور ،اطلاع یافت و در نهایت درکل سطح شهروضیت ترافیک وتصادفات را شناسایی وپیگیری نمود.

    کاربردهای پزشکی

    مراقبت از سلامت انسان:

    این کاربردها شامل تشخیص و نظارت بر بیماریهای جسمی انسان از طریق نصب حسگرها در بدن ویا کنترل بیماریهای روانی از طریق ثبت رفتارهای محیطی انسان توسط حسگرهاست.

    از حسگرهای  بسیار ریز هوشمند که مجهز به روبات باشند میتوان در انجام جراحی های خاص و ظریف استفاده کرد.

    سایر کاربردها

    از دیگر کاربردهای این شبکه ها ، کاربردهای آن ها در صنعت می باشد ، برای مثال در فرآیندهای اتوماسیون صنعتی در قسمت هایی که حضور انسان مشکل و یا غیر ممکن است ، می توان با راه اندازی این شبکه ها بر مواردی چون کنترل کیفیت محصولات و از آن مهم تر کنترل امنیت و ایمنی این نوع محیط ها نظارت کرد.

    همچنین با استفاده از شبکه های حسگر بی سیم می توان منازل هوشمند طراحی کرد و مثلا از اینترنت وسایل خانه را کنترل کرد و شاید بتوان گفت که شبکه های حسگر بی سیم یک جز جدانشدنی از زندگی انسانها در آینده نزدیک خواهد بود.

    براساس ویژگیهای عملیاتی کاربردهای فوق ، درحالت کلی میتوان  کاربردهای شبکه های حسگر را در دو رده اصلی طبقه بندی کرد:کاربردهای پرس و جویی و کاربردهای وظیفه ای.

    در کاربردهای پرس وجویی هدف آن است که اطلاعات جمع آوری شده در شبکه مورد پرس وجو قرار گیرد. به عنوان مثال حس کردن محیط به منظور استخراج اطلاعات از محیط فیزیکی(مثلا اطلاعاتی نظیر دما،رطوبت، نور، فشارو...) یکی از پرکاربردترین موارد در این زمینه ست.

    این کاربردها ممکن است دارای پرس وجو های ساده برای استخراج داده های خام از گره ها و یا دارای پرس وجوهای پیچیده ای باشند که مستلزم جمع آوری و ترکیب داده ها از گره های مختلف است.

    کاربردهای وظیفه ای شامل برنامه ریزی گره ها برای اجرای وظیفه ای معین به هنگام وقوع رویدادی خاص است.

    این رویدادها به عنوان مثال میتوانند شامل تغییرات محیطی ، دریافت پیام از گره های مجاور و یا تغییرات نرم افزاری/سخت افزاری  درون گره ها باشد. کاربردهای وظیفه ای میتوانند بصورت گسترده تری هم باشد که در آن گره ها با همکاری هم کار خاصی را انجام میدهند.مثلا دنبال کردن یک شی متحرک در یک منطقه.

    [1]Base Station

    [2] Quality of Service

    [3] Data Sentric

     

  • فهرست و منابع پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم

    فهرست:

    فصل اول:  شبکه های حسگر

    مقدمه............................................................................................................................................... 1

    معرفی شبکه های حسگر.......................................................................................................... 2

    معماری شبکه های حسگر........................................................................................................ 4

    ویژگیهای عمومی شبکه های حسگر......................................................................................... 6

    کاربردهای شبکه های حسگر................................................................................................. 10

    عوامل مهم در طراحی شبکه های حسگر................................................................................ 11

          1-5-1  مسیریابی............................................................................................................... 11

      1-5-2  انرژی محدود............................................................................................................. 11

      1-5-3  مقیاس پذیری............................................................................................................. 12

         1-5-4  زمان تاخیر.............................................................................................................. 13

         1-5-5  هزینه پایین............................................................................................................. 13

     تحمل پذیری خطا.............................................................................................. 13

    1-5-7

           1-6 صرفه جویی در مصرف انرژی در گره های حسگر.................................................................................. 14

                                1-6-1 پیش فرضهای طراحی............................................................................................. 15

    اهداف طراحی....................................................................................................... 18

    1-7روشهای زمانبندی توزیع شده در شبکه های سلسله مراتبی....................................................... 22

                         1-8روشهای زمانبندی توزیع شده در شبکه های غیرسلسله مراتبی................................................ 28

    فصل دوم:مسیر یابی در شبکه های حسگر

    2مقدمه........................................................................................................................................................... 31

               2-1تقسیم بندی پروتکل ها............................................................................................................. 32

              2-2 پارامترهای موردنظر در پروتکل مسیریابی.................................................................................. 33

                 2-2-1  دینامیک شبکه................................................................................................................. 33

                 2-2-2  جای گذاری حسگرها در شبکه...................................................................................... 34

                 2-2-3  محدودیت انرژی............................................................................................................ 34

                 2-2-4  مدل انتقال اطلاعات........................................................................................................ 34

                 2-2-5  ترکیب داده ها................................................................................................................. 35

        2-3 پروتکل های مسیریابی...................................................................................................................... 35

            2-3-1  روش سیل آسا...................................................................................................................... 35

           2-3-2  روش شایعه پراکنی................................................................................................................. 37

    2-3-3  روش SPIN.................................................................................................................................... 39

                2-3-4  روش انتشار هدایت شده.................................................................................................. 42    

      2-3-5  مقایسه روش انتشار هدایت شده وروشSPIN............................................................................... 48

            2-3-6  روش مسیریابی جغرافیایی...................................................................................................... 49

                2-3-7  روشانتشار بیرون دهنده..................................................................................................... 50

      2-3-8  روش انتشار جذب یک مرحله ای  ............................................................................................... 52

    فصل سوم: MAC

    مقدمه.............................................................................................................................. 53

        3 -1  تفاوت پروتکلهایMAC طراحی شده برای شبکه های حسگر................................................................... 55

        3-2  محدودیتها درطراحی پروتکلهای  MAC شبکه های حسگر........................................................................ 56

       3-3   منابع اصلی هرز رفتن انرژی در شبکه های حسگر..................................................................................... 60

       3-4   مروری برMAC های موجود..................................................................................................................... 61

       3-5   S-MAC................................................................................................................................................... 62

            3-5-1  گوش دادن و به خواب رفتن دوره ای.............................................................................................. 63

    3-5-2   پیشگیری از برخورد........................................................................................................................ 66

    فصل 4 :الگوریتم پیشنهادی

      مقدمه..................................................................................................................................................................... 73

          4-1  طراحی بین لایه ای........................................................................................................................................ 73

         4-2  الگوریتم پیشنهادی........................................................................................................................................... 75

         4-4  نتایج شبیه سازی............................................................................................................................................. 79

    فصل پنجم: لایه کاربرد ومساله پوشش

      مقدمه............................................................................................................................................................................ 83

        5-1   تحقیقات پیشین............................................................................................................................................... 86

        5-2   پوشش K- لایه ای پویا................................................................................................................................... 89

       5-3    الگوریتم پیشنهادی........................................................................................................................................... 90

       5-4   پشتیبانی لایهMAC........................................................................................................................................... 96

      5-5   دلایل فراهم نکردن حداکثر پوشش ممکن........................................................................................................... 97

       5-6  روش دیگر تخمین احتمال مورد نیاز برای پوشش K- لایه ای پویا...................................................................... 97

       5-7  روشهایی برای حل مشکل پوشش  k- لایه ای جا به جا..................................................................................... 104

      5-8  نتایج شبیه سازی................................................................................................................................................. 100

    فصل ششم:نتیجه گیری.................................................................................................................................................... 104

    کارهای آتی..................................................................................................................................................................... 107

    مراجع  ........................................................................................................................................................................... 108

    منبع:

    Refrences

    [1]    I.F. Akyildiz and W. Su and Y. Sankarasubramaniam and E. Cayirci, Wireless Sensor Networks: A SurveyIEEE Computer, vol. 38, no. 4, pages 393-422, Mar. 2002

    [2]   P.Santi,topologhy control in wireless adhoc ad sensor networks,ACM computing Survey,Vol.37,No.2,June2005

    [3]   A. Ananda, MunChoon Chan, Rajeev Shorey, Wei Tsang Ooi, Mobile, Wireless and Sensor Networks : Technology, Applications and Future Directions,2006

    [4]W.Heinzelman,A.P.Chandrakasan,H.Balakrishnan,” An Application-Specific Protochol Architecture for Wireless Microsensor Networks”, IEEE Transactions on Wireless Comunications, Vol.1,No.4,pp.660-670,Oct 2002

    [5]Sanjay Burman. Cryptography and security - future challenges and issues.Invited Talk, 2007

    [6]  M.Hatler,“wireless sensor networks:mass market opportunities on world inc,2004

    [7]  MauriKuorilehto,MarkoHannikainen,Timo D.Hamalainen,”A survey of application distribution in wireless sensor networks,pp.774-788.Journal of 2005

    [8]  D. Culler, D. Estrin, and M. Srivastava, “Overview of sensor networks,” Computer, Vol. 37, No. 8, pp. 41-49, August 2004

    [9]ANDREA J. GOLDSMITH, STEPHEN B. WICKER, Design challenges for energy-constrained ad hoc wireless networks, Journal: IEEE Wireless Communications , vol. 9, no. 4, pp. 8-27, 2002

    [10] BhaskarKrishnamachari,Networking Wireless Sensors,Cambridge university press,2005

    [11] S.Madden,M.Franklin,J.Hellerstein,W.Hong,”TinyDB:AnAcquisitional Query Processing system for sensor networks,” V.30,pp.122-173,March 2005

    [12]S.Madden,J.Gehrke,”Query Processing in Sensor Networks”,IEEE CS and IEEE ComSoc,ISSN:1536-1268,2004

    [13]  B.A.Warneke,K.S.J.Pister,Exploring the Limits of system Integration with Smart Dust,ASME International Mechanical Engineering Congress & Exposition,2002

    [14]  D.Malan,T.Fulford-Jones,M.Welsh,S.Moulton,”AnAdHoc sensor Network Infrastructure for Emegency Medical Care,Boston,June 2004

    [15] Geoffrey Werner-Allen,”Deploying a Wireless Sensor Network On an Active Volcano”Mar2006

    [16] A.Mainwaring,J.Polastre,R.Szewczyk,D.Culler,J.Anderson,”Wireless sensor networks for habitat monitoring”,PP.88-97,2002

    [17]  [1]    I.F. Akyildiz and W. Su and Y. Sankarasubramaniam and E. Cayirci, Wireless Sensor Networks: A SurveyIEEE Computer, vol. 38, no. 4, pages 393-422, Mar. 2002

    [18]  S.Kumar,T.H.Lai,J.Balogh,”on K-Coverage in a mostly sleeping sensor network”,Wireless Networks, Vol. 14, No. 3, pp. 277-294, October 2006

    [19] W.Ye ,J.heydemann ,D.Strin,"Medium Access control with coordinated adaptive sleeping for wireless sensor networks",IEEE/ACM Trans. Netw. ,vol.12 , pp.493-506,2004

    [20] T.V.Dam, K.Langendoen,"An adaptive energy-efficient MAC protochol for wireless sensor networks",in Proceedings of the 1st international  Conference On Embeded Networked sensor system,Los Angeles,California,USA:ACM,pp.171-180,2003

    [21] K.Wu, Y.Gao, F.Li,Y.Xiao,"Lightweight deployment-aware scheduling for wireless sensor networks",Mobile Networks & Application,Vol.10,pp.837-852,December 2005

    [22]  G.Lu, N.sandagopan,  B.Krishnamachari, A.Goel," Delay efficient sleep scheduling in wireless sensor network",INFOCOM 2005.24th Annual Joint Conference of the IEEE Computer & Communication Societies. Proceedings IEEE,vol.4 , pp.2470-2481,2005

    [23]  X.Wang, G.Xing, Y.Zhang, C.Lu,  R.Pless, C.Gill,"Integrated Coverage and Connectivy Configuration in Wireless Sensor Networks", Proceedings of the 1st international conference on Embeded networked sensor system,pp.28-39,2003

    [24]  S.Meguerdichian, F.Koushanfar,M.Potkonjak, M.Srivastava," Coverage problems in wireless Ad-Hoc  sensor networks",INFOCOM 2001.Twentieth Annual Joint Conference of the IEEE Computer & Communications Societies .Proceedings.IEEE,vol.3,2001

    [25]  F.Ye,G.Zhong,S.Lu , L.Zhang,"PEAS:a robust energy conserving protochol for long-lived sensor networks",

    [26]  Z.Abrams, A.Goel , S.plotkin,"Set K-Cover algorithms for energy efficient monitoring in wireless sensor networks",in proceeding of the third international symposium on information processing in sensor network,Brekeley,California,USA:ACM,pp.424-432,2004

    [27]  B.Chen, K.Jamieson, H.Balakrishnan, R.Morris, “Span:An Energy-Efficient Coordination Algorithm for Topology Maintenance in AD-Hoc Wireless Network,”Wireless Networks,vol.8, pp.481-494,2002

    [28]  J.Zhao,R.Govindan, “Understanding packet delivery performance in dense wireless sensor networks”, Proceedings of the first international conference on Embeded networked sensor system,pp.1-13, 2003

    [29]  A.Arora , P.Dutta, S.Bapat, V.Kulathumani, H.Zhang, V.Naik, V.Mittal, H.Cao, M.Demirbas, M.gouda, Y.choi, T.Herman, S.Kulkarni, U.Arumugam, M.Nesterenko ,A.Vora,M.Miyashita,”A line in the sand:A wireless sensor network for target detection,classification and tracking”,Computer Networks, vol.46, pp.605-634,2004

    [30]  D.Tina , N.D.Georganas,”A coverage-preserving node scheduling scheme for large wireless sensor networks”,in proceedings of the 1st ACM workshop on wireless sensr networks and application,Atlanta,Georgia,USA:ACM,pp.32-41,2002

    [31]  F.Ye, G.Zhong, S.Lu, L.zhang,”Energy efficient robust sensing coverage in large sensor networks, UCLA Computer Science Department

    [32]  P.Wan, C.Yi,”Coverage by randomly deployed wireless sensor networks,”IEEE/ACM Trans.Netw., vol.14,pp.2658-2669,2006

    [33]  T.He, S.Krishnamurthy,J.Stankovic,T.Abdelzaher,L.Luo,R.Stoleru,T.Yan,Lin Gu,”Energy-efficient surveillance system using wireless sensor networks”, Proceeding of the 2nd international conference on Mobile system,application and services,pp.270-283,2004

    [34]  M.Cardei, M.Thai, Y.Li, W.Wu, “Energy-efficient target coverage in wireless sensor networks”, IEEE INFOCOM ,pp.1976-1984,2005

    [35]  Huang and Tseng,”The Coverage problem in a wireless Sensor Network”, ACM Mobile Wireless sensor Networks , vol.10, pp.519-528, 2005

    [36]  S.Nazemi Gelyan, A.Nasiri Eghbali, L.Roustapoor, A.Yahyavi Firouz Abadi,M.Dehghan, “ SLTP:Scalable Lightweight Time Synchronization protochol for wireless sensor network” ,pp.536-547,2007

    [37]  J.Elson,L.Girod,D.Estrin,”Fine-Grained Network Time Synchronization using Refrence Broadcasts” , Proceeding of the 5th symposium on Operating system design and implementation, vol.36, pp.147-163, ACM Press, USA,2002 

    [38]  S.A.Hoseininezhad, G.SaeediNejad,K.Rahmizadeh,M.Dehghan,” Adaptive Quorum:A Traffic Aware Power Saving Mechanism for Multi-hop Mobile Ad-Hoc Networks” , Proceeding of the 10th international Conference on Advanced Communication technology ,pp. 322-327,2008

    [39]  L.Wang and Y.Xiao, “Energy Saving mechanisms in sensor networks” ,vol.1,pp.724-732, Broadband Networks, 2005. BroadNets 2005. 2nd International Conference on

    [40]  Cross Bow,Power Management and batteries,Application notes,available at http://www.xbow.com/support/appnotes.htm

    [41]  R.Powers,”Batteries for low power electronics” , Proceedings of the IEEE,pp.687-693,April 1995

    [42]  J.Deng,Y.S.Han,W.B.Heinzelman and P.K.Varshney, “Scheduling Sleeping Nodes in High Density Cluster-based Sensor Networks” ,ACM/Kluwer Mobile Networks & Applications,vol.10 , pp.825-835 , 2005

    [43]  Crossbow.Mpr/mib mote hardware users manual.

    http://www.xbow.com/support/manuals.htm,aug 2004

    [44] N.Bulusu,J.Heidemann and D.Estrin,”GPS-less low cost outdoor localization for very small devices”, IEEE Personal Communications Magazine ,pp.28-34,October 2000

    [45]  ) Handy M. J., M. Haase and D. Timmermann, “Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy with Deterministic Cluster-Head Selection”, Proc. of 4th IEEEInternational Conference on Mobile and Wireless Communications Networks,Stockholm, Sweden, 2002

    [46]  E.Shih,S.H.Cho,N.Ickes,R.Min,A.Sinha, A.Wang and A.Chandrakasan,” Physical layer driven protochol and algorithm design for energy –efficient wireless sensor networks”, in proceeding of ACM Mobicom ,pp.272-287,2001

    [47]  P.Berman,G.Calinescu , C.Shah, and A.Zelikovsly,”Efficient energy management in sensor networks”, Ad Hoc and Sensor Networks. Nova Science Publishers,2005

    [48]  H.Zhang and J.C.Hou,” Maintaining sensing coverage and connectivity in large sensor networks”, in proceeding of NSF international workshop on theoretical and Algorithmic Aspects of sensor,Ad-Hoc wireless and peer to peer Networks,2004

    [49]  A.Cerpa and D.Estrin,” Ascent Adaptive self-configuring sensor networks topologies “ in Proceeding of IEEE INFOCO 2002,New York,June 2002

    [50]  C.Gui and P.Mohappatra, “Power conservation and quality of surveillance in target tracking sensor networks”,in proceeding of the 10th Annual international Conference on Mobile Computing and Networking ,pp.129-143,2004

    [51]  W.R.Heinzelman, A.Chandrakasan and H. Balakrishnan ,” Energy efficient communication protocol for wireless microsensor networks”, in proceeding of Hawaaian international Conference on system Science,Jan 2000

    [52]  S.Bandyopadhyay and E. J .Coyle, “ An energy efficient hierarchical clustering algorithm for wireless sensor network”, in INFOCOM,2003

    [53] S.Bandyopadhyay and E.J.Coyle,”An Energy efficient hierarchical clustering algorithm for wireless sensors” , Computer Networks,pp. 1-16, 2004

    [54]  J.Deng, Y.S.Han,W.B.Heinzelman and P. K. Varshney,” Balanced Energy sleep scheduling for high density clustr-based sensor networks”, In Proc. Of the 4th Workshop on Applications and Services in Wireless networks,2004

    [55]  J.F.Kurose , K.W.Ross,” Computer Networking:A Top-Down Approach Featuring the Internet ,2005

    [56]  A.Woo, D.E.Culler, "A transmission control scheme for media access in sensor networks", in:proceeding of the international Conference on Media Computing and Networking (Mobicom),pp.221-235, 2001

    [57]  S.Ci, H.Sharif, K.Nuli, " Study of an adaptive frame size predictor to enhance energy conservation in wireless sensor networks,IEEE Journal on selected Areas in Communications 23,pp.283-292,2005

    [58] S.Cui, A.J.Goldsmith, A. Bahai, Energy-constrained modulation optimization", IEEE Transactions on wireless Communications 4,pp.2349-2360, 2005

    [59]  D.Estrin, R.Govindan,J. Heidemann,S.Kumar, "Next Century challenges:Scalable coordination in Sensor Networks", in:Proceeding of the international Conference on Mobile Computing and Networking(mobicom),pp.263-270, 1999

     [60] M.Stemn and R.H.Katz , “Measuring and reducing energy consumption of network interfaces in held devices,” IEICE Trans. Commun., vol. E80-B, no.8, pp. 1125-1131, Aug 1997.

    [61] O.Kasten, Energy Consumption. Eldgenossische Hochschule Zurich.[online]. Available: http://www.infethz.ch/~kasten/research/bathtub/energy_consumption.html

    [62] K.Sohrabi and G.J.Pottie, “Performance of a novel self-organization protocol for wireless and ad hoc sensor networks,” in proc.IEEE 50th Vehicular Technology Conf. 1999, pp. 1222-1226,1999

    [63] J.Polastre, J.Hill, and D.Culler, “Versatile Low Power media access for wireless sensor networks,” Proceedings of the 2nd international conference on embedded Networked sensor systems, PP.95-107, 2004

    [64] I. Rhee et al. , “Z-MAC: a hybrid MAC for wireless sensor networks,” proceedings of the 3rd international conference on embedded networked sensor systems, pp.90-101,2005,

    [65] G. Lu, B. Krishnamachari, and C.S.Raghavendra, “An adaptive energy efficient and low- latency MAC for data gathering in wireless sensor networks,” parallel and distributed processing symposium, 2004. Proceedings 18th international, 2004.

    [66] T. Zheng, S.Radhakrishnam, and V. Sarangan, “PMAC: An Adaptive Energy-Efficient MAC Protocol for wireless sensor networks,” Proceedings of the IEEE International Parallel and Distributed Processing Symposium, pp.65-72,2005

    [67] D. Braginsky, D. Estrin, “Rumor Routing Algorithm for Sensor Networks,” Proceedings of the First Workshop on Sensor Networks and Applications(WSNA), Atlanta, GA, October 2002.

    [68] J. Heidemann, F. Silva, C. Intanagonwiwat, R. Govindan, D. Estrin, and D. Ganesan, “Building Efficient Wireless Sensor Networks with Low-Level Naming,” Proceedings of the Symposium on Operating Systems Principles, pp 146-159, October 2001.

    [69] H.Qi, P.T. Kuruganti, Y. Xu, “The Development of Localized Algorithms in wireless sensor networks,” Journal of Sensors 2002, Vol 2, pp 286-293, 2002.

    [70] C. Intanagonwiwat, R. Govindan, D. Estrin, J. heidemann, F. Silva, “Directed diffusion for wireless sensor networking,” Journal of ACM/IEEE Transactions on Networking, Vol. 11, no.1, pp. 2-16, 2002.

    [71] J. Heidemann, F. Silva, Y. Yu, D. Estrin, P. Haldar, “Diffusion Filters as a Flexible Architecture for Event Notification in Wireless Sensor Networks,” Technical Report ISI-TR-556, USC/Information Sciences Institute, April 2002.

    [72]  Shu T., M. Krunz and S. Vrudhula, “Power Balanced Coverage-TimeOptimization for Clustered Wireless Sensor Networks”, Proc. of the 6th ACMinternational Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing(MobiHoc), Urbana-Champaign, USA, May 2005

    [73] Shah R. and J. Rabaey, “Energy Aware Routing for Low Energy Ad Hoc Sensor Networks”, Proc. of the IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), Orlando, USA, March 2002

    [74] Y.Yu, R. Govindan, D. Estrin, “Geographical and Energy Aware Routing: A Recursive Data Dissemination Protocol for Wireless Sensor Networks,”  Technical Report TR-01-0023, University of California, Los Angeles, Computer Science Department, May 2001.

    [75] J. Heidemann, F. Silva, and D. Estrin, “Matching Data Dissemination Algorithms to Application Requirements,” Proceedings of the First ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (Sensys’03), pp. 218-229, November 2003.

    [76] D. Ganesan et al., Highly-Resilient, Energy-Efficient  Multipath Routing in wireless sensor networks, 2001; http://citeseer.ist.psu.edu/article/ganesan01highlyresilient.html.

    [77] J. Hui, Z. Ren, and B. Krogh, “Sentry-Based Power Management in wireless sensor networks,” The 2nd International Workshop on Information Processing in sensor networks (ISPN 03), 2003, pp. 458-472.

    [78] Huang and Tseng, “The Coverage Problem in a Wireless Sensor Network,” Mobile Networks and Applications, Vol. 10, 2005, pp. 519-528.

    [79] Wang Rui et al. , “Swarm Intelligence for the Self-Organization of wireless sensor networks,” In IEEE Congress on Evolutionary Computing, 2006, pp. 838-842.

    [80] W.R. Heinzelman, J. Kulik, H. Balakrishnan, “Adaptive Protocols for Information Dissemination in wireless sensor networks,” Proceeding of the ACM MobiCom99, pp. 174-185, Seattle ACM Press, 1999.

     



تحقیق در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, مقاله در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, پروپوزال در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, تز دکترا در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, تحقیقات دانشجویی درباره پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, مقالات دانشجویی درباره پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, پروژه درباره پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, گزارش سمینار در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, پروژه دانشجویی در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, تحقیق دانش آموزی در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, مقاله دانش آموزی در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم, رساله دکترا در مورد پایان نامه تحقیق پیرامون زمان بندی به خواب رفتن گره ها در شبکه های حسگر بیسیم

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
بانک دانلود پایان نامه رسا تسیس