پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود مقاله مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم با تکیه بر بهبود مصرف انرژی
پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی
رشته مهندسی کامپیوتر – گرایش نرم افزار گروه فناوری اطلاعات و ارتباطات
چکیده
شبکههای حسگر بیسیم نوعی از شبکهها هستند که به طور معمول، از تعداد زیادی گره ارزان قیمت تشکیل شدهاند و ارتباط این گرهها به صورت بیسیم صورت میگیرد. هدف اصلی در این شبکهها، جمع آوری اطلاعاتی در مورد محیط پیرامون حسگرهای شبکه است. نحوه عملکرد کلی این شبکهها به این صورت است که گرهها اطلاعات مورد نیاز را جمعآوری میکنند و سپس آنها را به سمت گیرنده ارسال میکنند. نحوه انتشار اطلاعات در این شبکهها، تا حد زیادی مشابه انتشار اطلاعات در شبکههای موردی است به این معنی که انتقال اطلاعات به صورت گره به گره صورت میپذیرد. تفاوت عمده شبکههای حسگر امروزه به عنوان یکی از مباحث بسیار داغ علمی مطرح است و تحقیقات بسیاری برروی بهبود عملکرد این شبکهها صورت میگیرد. تاکنون کارهای زیادی در جهت بهبود و افزایش کارایی در زمینه پخش اطلاعات در شبکه های حسگر، صورت گرفته است. یکی از روشهای مطرح در این زمینه، روش انتشار مستقیم است که دراین روش از ایده نامگذاری سطح پایین اطلاعات استفاده شده است و کلیه دادهها در این روش به صورت زوجهای صفت مقدار نامگذاری میشود.
کلید واژه: شبکه، حسگر، اطلاعات، بیسیم، کاربر، سیستم
مقدمه
معرفی شبکههای بیسیم حسگر WSN[1] پیشرفت‌های اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربری‌های گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال آن اطلاعات را دارند، موجب پیدایش ایده‌ای برای ایجاد و گسترش شبکههای موسوم به شبکه بیسیم حسگر WSN شدهاند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گره‌های حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمعآوری اطلاعات از محیط می‌پردازند. لزوماً مکان قرار گرفتن گره‌های حسگر، از قبل‌تعیین‌شده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم می‌آورد که بتوانیم آنها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم.
از طرف دیگر این بدان معنی است که پروتکل‌ها و الگوریتم‌های شبکههای حسگری باید دارای توانایی‌های خودساماندهی باشند. دیگر خصوصیت‌های منحصر به فرد شبکههای 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 خود قادرند سرهم و سازماندهی شوند و در موارد متعددی چون مسیریابی هم‌زمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند.
گستره کاربری شبکههای بیسیم حسگر بسیار وسیع بوده و از کاربردهای کشاورزی، پزشکی و صنعتی تا کاربردهای نظامی را شامل میشود. به عنوان مثال یکی از متداول‌ترین کاربردهای این تکنولوژی، نظارت بر یک محیط دور از دسترس است. مثلاً نشتی یک کارخانه شیمیایی در محیط وسیع کارخانه می‌تواند توسط صدها حسگر که به طور خودکار یک شبکه بیسیم را تشکیل می‌دهند، نظارت شده و در هنگام بروز نشت شیمیایی به سرعت به مرکز اطلاع داده شود.
در این سیستم‌ها بر خلاف سیستم‌های سیمی قدیمی، از یک سو هزینه‌های پیکربندی و آرایش شبکه کاسته میشود از سوی دیگر به جای نصب هزاران متر سیم فقط باید دستگاه‌های کوچکی را که تقریباً به اندازه یک سکه هستند. شبکه حسگر بیسیم (WSN) به یک شبکه بی سیم از حسگرهای خودراهبر گفته میشود که با فاصله پخش شده اند و برای اندازهگیری گروهی برخی از کمیت‌های فیزیکی یا شرایط محیطی مانند دما، صدا، لرزش، فشار، حرکت یا آلاینده ها، در مکانهای مختلف یک محدوده کاربرد دارد. شبکههای حسگر با انگیزه استفاده در کاربردهای نظامی مانند نظارت بر میدان جنگ، توسعه پیدا کرد. اما امروزه شبکههای حسگر بی سیم در صنعت و بسیاری از مقاصد غیر نظامی استفاده می‌شوند، از جمله نظارت و کنترل فرآیندهای صنعتی، نظارت بر سلامت دستگاهها، نظارت بر محیط و یا خانه، کاربردهای مراقبت از سلامتی، خانه‌های هوشمند و کنترل ترافیک.
علاوه بر یک یا چند سنسور، هر گره از شبکه معمولاً مجهز به یک فرستنده و گیرنده رادیویی (یا هر وسیله مخابراتی بی سیم دیگر)، یک میکروکنترلر کوچک، و یک منبع انرژی (معمولا یک باتری) است. اندازه یک گره سنسوری بسته به اندازه بسته بندی آن تغییر کرده و تا یک دانه شن قابل کوچک سازی است. که قطعات این شنریزه در ابعاد میکروسکوپی هنوز باید ساخته شود. به طور مشابه قیمت هر گره حسگر می‌تواند بین چند صد دلار تا چند سنت، بسته به اندازه و پیچیدگی مورد نیاز یک گره متفاوت باشد. محدودیت‌های قیمت و اندازه در گره‌های حسگر منجر به محدودیت در منابعی مانند انرژی، حافظه، سرعت پردازش و پهنای باند در آنها میشود.
یک شبکه سنسور معمولاً تشکیل یک شبکههای بیسیم اقتضایی (ad-hoc) را می دهد، به این معنی که هر گره از الگوریتم مسیریابی multi-hop استفاده می‌کند. (تعداد زیادی گره یک بسته اطلاعاتی را جلو برده و به ایستگاه مرکزی می رساند). در حال حاضر شبکههای بی سیم حسگر یکی از موضوعات فعال تحقیقاتی در علوم کامپیوتر و ارتباطات است که هر ساله تعداد بیشماری کارگاه و کنفرانس در این زمینه انجام میشود.
[1]– Wireless sensor network
فهرست مطالب
فصل اول ( مقدمه ). 1
فصل دوم (ساختار کلی شبکه های حسگر ) 5
ویژگی های شبکه. 8
کاربردهای شبکه. 10
اجزای شبکه 12
فاکتورهای طراحی… 19
فصل سوم (مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم ) 26
مسیریابی… 27
پروتکل های مسیریابی… 27
پروتکل های مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم. 30
پروتکل های مسیریابی مبتنی بر مکان. 43
فصل چهارم (پروتکل های مسیریابی مبتنی بر QOS برای شبکه های حسگر بی سیم) 48
طبقه بندی پروتکل های مسیریابی. 51
چالش های مسیریابی QOS.. 52
بررسی مصرف انرژی در پروتکل های مسیریابی مبتنی بر QOSبرای شبکه های حسگر بیسیم.. 54
چند پروتکل مسیریابی چندگانه. 54
انرژی هشدار دهنده پروتکل مسیریابی QOS. 55
ارزیابی کارایی… 60
بحث و نتایج بررسی QOS 64
فصل پنجم ( نتیجه گیری ). 69
فهرست منابع.. 71
چکیده انگلیسی… 75
| فرمت فایل: Word (قابل ویرایش) |
| تعداد صفحات: 84 |
| حجم: 1.65 مگابایت |