عنوان : مطالعه، شبیه­سازی و بهبود الگوریتم­های کاهش مصرف انرژی در     شبکه­های حسگر بی­سیم

موسسه آموزش عالی شهاب دانش

دانشکده مهندسی برق

پایان‌نامه کارشناسی ارشد

گرایش الکترونیک

عنوان

مطالعه، شبیه­سازی و بهبود الگوریتم­های کاهش مصرف انرژی در     شبکه­های حسگر بی­سیم

استاد راهنما

دکتر حسن طاهری

اسفند 1393

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد
(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
فهرست عناوین
1   ‌ فصل اول مقدمه. 1
1‌.1‌   مکانیزم­های ذخیره­سازی انرژی در شبکه­های حسگر بی­سیم. 2
1‌.1‌.1‌   بهینه­سازی رادیو. 3
1‌.1‌.2‌   کاهش حجم اطلاعات… 6
1‌.1‌.3‌   طرح خواب و بیدار. 7
1‌.1‌.4‌   مسیریابی با کارایی انرژی.. 8
1‌.1‌.5‌   راه­حل شارژ. 10
1‌.2‌   ویژگی­های شبکه­های حسگر بی­سیم از منظر مسیریابی.. 11
1‌.3‌   الزامات طراحی الگوریتم­های مسیریابی در شبکه­های حسگر. 13
1‌.4‌   مطالعه کاستی­های الگوریتم­های مسیریابی موجود. 17
1‌.5‌   دستاوردها و نوآوری­های این پایان نامه. 21
2   فصل دوم مروری بر کارهای پیشین.. 23
2‌.1‌   الگوریتم­های مسیریابی نامبتنی بر ساختار. 24
2‌.1‌.1‌   الگوریتم­های جغرافیایی.. 24
2‌.1‌.2‌   الگوریتم­های مبتنی بر هوش مصنوعی و تئوری مورچگان. 27
2‌.1‌.3‌   الگوریتم­های خوشه­بندی.. 30
2‌.2‌   الگوریتم­های مبتنی بر ساختار. 34
2‌.2‌.1‌   الگوریتم RPL.. 34
2‌.2‌.1‌.1‌ گراف مسیریابی جهت دار مبتنی بر مقصد (DODAG) 35
2‌.2‌.1‌.2‌ شناسه­های پروتکل… 36
2‌.2‌.1‌.3‌ تشکیل مسیر در گراف…. 37
2‌.2‌.1‌.4‌ معیارهای وزن دهی مسیر در پروتکل RPL.. 38
2‌.2‌.2‌   الگوریتم LB_RPL.. 40
2‌.2‌.3‌   الگوریتم UDCB.. 41
2‌.2‌.4‌   الگوریتم UDDR.. 42
2‌.2‌.4‌.1‌ فاز انتخاب والد.. 43
2‌.2‌.4‌.2‌ حرکت خودخواهانه. 44
2‌.2‌.4‌.3‌ بازی مشترک…. 44
2‌.2‌.4‌.4‌  فاز اتصال.. 45
3   فصل سوم مدل شبکه مورد مطالعه و تعریف مسأله مسیریابی بهینه. 47
3‌.1‌   همبندی شبکه. 48
3‌.2‌   چگالی گره­ها 49
3‌.3‌   مدل لینک مخابراتی بی­سیم. 49
3‌.4‌   مکانیزم دسترسی به کانال مخابراتی.. 50
3‌.5‌   تعریف مسأله توزیع ترافیک بهینه. 51
4   فصل چهارم الگوریتم مسیریابی درختی با هدف مصرف انرژی متوازن. 52
4‌.1‌   فاز ایجاد درخت… 54
4‌.2‌   مطالعه اثر افزایش رنج مخابراتی.. 55
4‌.3‌   چگونگی انتخاب والد ترجیحی.. 58
4‌.4‌   تحلیل پیچیدگی الگوریتم PBLD… 64
5   فصل پنجم چارچوب شبیهسازی و مقایسه نتایج عملکرد. 66
5‌.1‌   محیط شبیه­سازی.. 67
5‌.2‌   پارامترهای شبیه­سازی.. 68
5‌.3‌   سناریوهای شبیه­سازی.. 70
5‌.4‌   نتایج شبیه­سازی.. 70
5‌.4‌.1‌   عملکرد الگوریتم PBTR با در نظر داشتن تعداد گره­ها 70
5‌.4‌.2‌   عملکرد الگوریتم PBTR با در نظر داشتن تعداد گره­های تولید کننده ترافیک… 72
5‌.4‌.3‌   عملکرد الگوریتم PBTR با در نظر داشتن نرخ تولید ترافیک متغییر. 74
6   فصل ششم جمع‌بندی و نتیجه‌گیری.. 77
منابع و مراجع. 81

فهرست اشکال صفحه

شکل1‑1طبقه بندی مکانیزم های ذخیره سازی انرژی.. 3
شکل2‑1 معماری پیشنهادی ارتباطات سه لایه. 33
شکل4‑1یک برش از شبکه. 56
شکل 4‑2 برشی از شبکه بعد از افزایش رنج مخابراتی.. 57
شکل 5‑1 نمونهای از گراف مسیریابی الگوریتم PBTR.. 68
شکل 5‑2 نمودار اندازه طول عمر الگوریتمها در برابر با تعداد گره ها 71
شکل 5‑3 نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر تعداد گره ها 72
شکل 5‑4 نمودار اندازه طول عمر الگوریتم ها در برابر تعداد گره های تولید کننده ترافیک…. 73
شکل 5‑5 نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر تعداد گره های تولیدکننده ترافیک…. 74
شکل 5‑6 نمودار اندازه طول عمر الگوریتم ها در برابر نرخ تولید ترافیک توسط گره ها 75
شکل 5‑7 نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر نرخ نولید ترافیک توسط گره ها 76

فهرست جداول صفحه

جدول ‏4‑1 شبه کد ایجاد الگوریتم درخت مسیریابی.. 55
جدول ‏4‑2 شبه کد الگوریتم افزایش توان ارسالی گره 58
جدول ‏4‑3 شبه کد الگوریتم تأثیر گره v به عنوان گره والد. 62
جدول ‏4‑4 شبه کد الگوریتم تأثیر گره u به عنوان گره فرزند. 63
جدول ‏5‑1 پارامترهای شبیه­سازی.. 69
چکیده
امروزه با در نظر داشتن مزایای شبکه­های حسگر بی­سیم که همانا پیاده­­سازی ساده و ارزان، مصرف توان پایین و مقیاس­پذیری بالای آنها می باشد، در بسیاری از کاربردها مورد بهره گیری قرار گرفته­اند. طراحی شبکه­های پایدار حسگر بی­سیم یک مسئله بسیار چالش برانگیز می باشد. انتظار می­رود حسگرها با انرژی محدود به صورت خودکار برای مدت طولانی کار کنند. این در حالی می باشد که جایگزینی باتری­های از کار افتاده ممکن می باشد 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 مقصود پیشنهاد طیف گسترده­ای از راه­حل­ها برای مشکل صرفه جویی در انرژی انجام شده می باشد.
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 می باشد. 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 بهره گیری از امکان تغییر رنج گره­ها، کوشش می­گردد 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 بهره گیری از الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با بعضی از الگوریتم­های مسیریابی حساس به انرژی پیشنهادی در سال­های اخیر می­باشد.
Abstract
Todays wireless sensor networks with many advantages like, simple and cheap implantation, low power consumption and high comparability, have highly use in different applications. Stable wireless sensor networks design is very important that expected, sensors have a long life with limited energy. Because battery change is very difficult and expensive or even in some locations is impossible. From other hand, these networks should designed in huge scale like nature control systems or tiny scale like medicalcontrol systems what very hard to design and implantation.
In this field, numerous research was done to deduct energy consumption in sensors that available many solution in these references but, in this paper our routing algorithm choose best way between sensor nodes and local adder node to fine traffic distribution, this balance can cause, increase network life and improvment energy consumption in wireless sensor networks with limited sources. From other side, nodes range change using to occasion load distribution increase in low traffic nodes. Simulation results of our algorithm shown twenty percent improvment in life time of network, compared with older methods what propose in these years.

این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   سمینار کارشناسی ارشد رشته برق:بررسی انواع روش های مدل سازی و کنترل رباط ها با مفاصل انعطاف پذیرFJR

مقدمه

مقیاس­پذیری، پوشش، زمان تاخیر، کیفیت سرویس، امنیت و تحرک از نیاز­های اصلی شبکه­های حسگر بی­سیم مورد بهره گیری در برنامه­های مختلف کاربردی، مانند نظارت بر محیط­زیست، امنیت عمومی، مراقبت­های پزشکی و کاربردهای نظامی و صنعتی به شمار می­طریقه. در این برنامه­های کاربردی، از حسگر انتظار می­رود به صورت خودکار برای مدت زمان طولانی، اعم از هفته یا ماه، کار کند. با این حال، این شبکه­ها با در نظر داشتن منابع محدود باتری موجود در حسگرها از محدودیت طول عمر شبکه رنج می­برند.
در چند سال اخیر روش­های متعددی برای صرفه­جویی انرژی در شبکه­های حسگر بی­سیم پیشنهاد شده می باشد و هنوز هم تحقیقات بسیاری در مورد چگونگی بهینه­سازی مصرف انرژی برای شبکه­های حسگر بی­سیم با منابع انرژی محدود در حال انجام می باشد. در بخش بعدی استانداردهای موجود برای افزایش طول عمر شبکه­های حسگر بی­سیم­ را با در نظر داشتن ذخیره­سازی انرژی اظهار     می­کنیم.

1‌.1‌     مکانیزم­های ذخیره­سازی انرژی در شبکه­های حسگر بی­سیم

در این بخش، مروری بر روی روش­های عمده موجود برای حل مشکل مصرف انرژی در شبکه­های حسگر بی­سیم که در مقاله [1] ارائه شده می باشد، انجام می­دهیم. یک طبقه­بندی از    مکانیزم­های پیشنهادی ذخیره­سازی انرژی درشکل1‑1به گونه اختصار آورده شده می باشد.
تعداد صفحه :96 
قیمت : 14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق