بررسی راهکارهای مناسب جهت بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر …

شکل(۴- ۳ ) : کل تعداد پیام ها. ۷۲
شکل( ۴-۴): بیداری ها به ازای هر گره. ۷۴
چکیده
یکی از چالش های مهم طراحی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، طولانی کردن طول عمر سیستم (گره) است، در حالیکه به کیفیت سرویس قابل قبولی برای کاربردها دست یافت. طولانی کردن عمر گره با کاهش مصرف انرژی ارتباط مستقیم دارد . در WSN، هر گره حسگر با توان باتری کار می کند و در اکثر موارد مخصوصا در محیط های دور و خصمانه امکان شارژ مجدد و جایگزینی آسان نیست. به دلیل قابلیت های محدود گره های حسگر، معمولا مطلوب است که WSN باید با تراکم بالا گسترش یابد و بنابراین افزونگی می تواند برای افزایش و بهینه سازی طول عمر شبکه بکار گرفته شود. در این پایان نامه ابتدا به بررسی الگوهای تحقیق شده با هدف افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، می پردازیم سپس یک الگوریتم بهینه سازی طول عمر و خود تثبیتی موثر برای تقویت طول عمر شبکه های حسگر بی سیم ، مطرح می کنیم. الگوریتم ما به دنبال ایجاد مقاومت با حفظ مجموعه ی لازم گره های در حال عمل و جایگزینی گره های خراب در صورت نیاز می باشد. برخی از نتایج تئوری و شبیه سازی را ارائه می کنیم که بطور کامل سودمندی الگوریتم پیشنهادی را نشان می دهند.
کلمات کلیدی : بهینه سازی طول عمر، شبکه های حسگر، الگوریتم قابلیت اطمینان خود تثبیت، توزیع وایبل
فصل اول
کلیات
۱-۱- مقدمه
یک شبکه حسگر بیسیم [۱](WSN) از تعداد زیادی نودهای حسگر تشکیل شده که به صورت متراکمی در اطراف پدیده فیزیکی مورد نظر پخش شده اند . این شبکه ها ، حداقل امکان محاسباتی و برخی ابزارهای حسی را برای حس پارامترهایی نظیر دما ، نور ، لرزش ، صدا ، تابش ، رطوبت و … دارا می باشند . پارامترهای ارزیابی شبکه های حسگر بیسیم (WSN) عبارتند از :
طول عمر
محدوده پوشش
هزینه و سادگی در استفاده
زمان پاسخگویی : کاربردهای بلادرنگ
دقت : کاربردهای محیطی
امنیت
نرخ نمونه گیری موثر
علیرغم قابلیتهای بیشماری که این گره ها دارند ، اما به دلیل اینکه انرژی آنها به وسیله باتری هایی با توان محدود تامین می شود ، طول عمر آنها محدود خواهد بود . در حقیقت محدودیت انرژی گره ها و طول عمر شبکه یکی از چالشهای مهم بر سر راه این شبکه هاست . در میان عوامل مختلف مصرف انرژی ، مسیریابی داده ها یکی از مهمترین عوامل به حساب می آید . در این پایان نامه با تکیه بر موضوع کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه های حسگر بیسیم به توضیح و بررسی این چالشها می پردازیم .
۱-۲- بیان مسئله
در سالهای اخیر، پیشرفت تکنولوژی مخابرات و صنعت قطعات الکتریکی و الکترونیکی خرد، منجر به ساخت سنسورهایی کوچک و نسبتا ارزان شده که از طریق یک شبکه بی سیم با یکدیگر در ارتباطند . این شبکه ها که شبکه های سنسور بی سیم خوانده می شوند، به ابزار مناسبی برای استخراج داده از محیط اطراف و مانیتورینگ رویدادهای محیطی تبدیل شده اند و کاربردهای آنها در زمینه های خانگی، صنعتی و نظامی، روز به روز در حال افزایش است . شبکه های حسگر بی سیم مجموعه ای از گره های حسگر کوچک می باشند که توانایی نظارت و حس محیط پیرامون خود و ارسال داده های حس شده را به یک ایستگاه اصلی دارند. محدود بودن انرژی موجود در گره ها، چالش اساسی شبکه های حسگر می باشد که بقای شبکه را تحت تاثیر خود قرار میدهد . از طرفی به خاطر وجود تعداد بسیا ر زیاد سنسور در شبکه و یا عدم امکان دسترسی به آنها، تعویض یا شارژی باتری سنسورها عملی نیست . به همین دلیل ارائه روشهایی جهت مصرف بهینه انرژی که در نهایت باعث افزایش عمر شبکه شود، به شدت احساس می شود . پژوهش های قبل نشان داده است که با سازماندهی گره های شبکه در خوشه هایی، می توان به کارایی بیشتر انرژی به افزایش عمر شبکه منتهی می شود . در اکثر پژوهش ها به مدت زمان طی شده تا موقع مرگ اولین یا آخرین گره شبکه ، عمر شبکه گفته می شود .
۱-۳- اهمیت و ضرورت تحقیق
شبکه های حسگر بی سیم که معمولاً حاوی صدها یا حتی هزاران گره حسگر ارزان قیمت هستند، یک راه حل ایده آل برای کاربردهای مختلف نظارتی و تجسس، از جمله کنترل ترافیک، مراقبت بهداشتی، نظارت محیطی، دیده بانی میدان جنگ و … می باشند با توجه به محدودیت های گره های حسگر از نظر منابع انرژی ، گسترش بدون مراقبت گره های حسگر در محیط عملیاتی و همچنین ماهیت کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم برقراری امنیت در این شبکه ها امری مهم و در عین حال مشکل می باشد. از آنجا که مراقبت گره های حسگر رابطه تنگاتنگی با طول عمر آنها دارد و عمر شبکه های حسگر، نوعاً کوتاه است و دلیل آن محدودیت انرژی منبع تغذیه می باشد ارائه الگوهای ساختاری مناسب و ارائه روشهای مدیریتی و الگوریتمهای مطلع از توان با هدف افزایش طول عمر شبکه حسگر از جمله مباحث مهم تحقیقاتی است. ما در این پایان نامه به بررسی این راهکارها و الگوریتم های مناسب می پردازیم.
۱-۴- اهداف پژوهش
این پژوهش در راستای رسیدن به اهداف ذیل شکل گرفته است :
۱-۴-۱- هدف اصلی
شناسایی و بررسی راهکارهای موثر جهت بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از الگوریتم ممتیک .
۱-۴-۲ – اهداف فرعی
۱- شناسایی راه حل های موثر جهت افزایش طول عمر شبکه در نتیجه ایجاد تعادل در مصر

منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است

ف انرژی .
۲- بررسی اهمیت مصرف بهینه انرژی در شبکه های سنسور بی سیم .
۱-۵ سوالات تحقیق
۱-۵-۱- سوال اصلی
بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از الگوریتم ممتیک چگونه ممکن است؟
۱-۵-۲- سوالات فرعی
۱- موثرترین نتیجه ایجاد تعادل در مصرف انرژی در شبکه بی سیم چیست ؟
۲- کنترل ازدحام چگونه باعث طول عمر شبکه حسگر بی سیم می شود ؟
۱-۶- فرضیات تحقیق
۱-۶-۱- فرضیه اصلی
کنترل ازدحام در شبکه منتج به ایجاد تعادل در مصرف انرژی خواهد شد که در این صورت ما شاهد افزایش طول عمر شبکه و بهینه سازی مصرف انرژی خواهیم بود .
۱-۶-۲- فرضیات فرعی
۱- ایجاد تعادل در مصرف انرژی منتج به طولانی تر شدن عمر شبکه می گردد .
۲- کنترل ازدحام در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از کاهش مصرف انرژی باعث طول عمر شبکه های حسگر بی سیم می شوند.