دانلود متن کامل پایان نامه با فرمت ورد

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته کامپیوتر

دانشگاه آزاد اسلامی

دانشگاه علوم تحقیقات خراسان جنوبی

دانشکده فنی و مهندسی ، گروه آموزشی کامپیوتر

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد” M.Sc”

گرایش: نرم افزار

عنوان:

بهبود مسیریابی داده های حساس به تاخیر در شبکه های حسگر بیسیم

استاد راهنما:

دکتر مزینانی

استاد مشاور:

دکتر نیک فرجام

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

چکیده……………………………………………………………………………………………………………1

فصل اول:کلیات تحقیق

1-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………4

1-2بیان مساله………………………………………………………………………………………………..11

1-3اهمیت و ضرورت تحقیق…………………………………………………………………………..14

1-4سؤالات تحقیق:…………………………………………………………………………………….16

1-5 فرضیه‏ های تحقیق……………………………………………………………………………..16

فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق

2-1 WSn ‌ها با یك چاهک ثابت…………………………………………………………………….19

2-1-1 مشکل اتمام انرژی در گره‌های اطراف چاهک……………………………………………19

2-1-2 بهبود حالت چاهک ثابت ……………………………………………………………………..20

2-2 WSN با یك چاهک متحرك……………………………………………………………………..21

2-2-1 مزایای چاهک متحرک …………………………………………………………………….22

2-2-2 عیب استفاده از چاهک متحرک………………………………………………………………23

2-2-3 انواع حرکت چاهک متحرک …………………………………………………………………23

2-2-3-1 جابجایی تصادفی ……………………………………………………………………….23

2-2-3-2 شبكه های موبایل ثابت ………………………………………………………………24

2-2-3-3 جابجایی كنترل موبایلیتی ……………………………………………………………….25

2-3 ارسال داده های حساس به تاخیر ……………………………………………………….29

2-4 استفاده از چاهک ثابت و متحرک به صورت همزمان…………………………………..29

2-5 روش ارائه شده در EEQR ……………………………………………………………………

2-5-1 معرفی مشکل نقاط کور…………………………………………………………………..33

2-6 مسیریابی در شبکه‌های حسگر بیسیم…………………………………………………..33

2-6-1 اهداف مسیریابی…………………………………………………………………………33

2-6-2 معیارهای تعیین مسیر بهینه ……………………………………………………………..34

2-6-3 مسیریابی در شبکه‌های بیسیم ……………………………………………………….34

2-6-3-1 مسیریابی بردار فاصله ……………………………………………………………..35

2-6-3-2 مسیریابی حالت اتصال …………………………………………………………….36

2-6-3-3 مسیریابی مبدا ………………………………………………………………………36

2-7 روش های انتشار اطلاعات ………………………………………………………………36

2-7-1 روش همه پخشی (Flooding)…………………………………………………….

2-7-2 روش شایعه پراكنی (gossiping)………………………………………………

2-7-3 روش SPIN…………………………………………………………………………….

2-7-4 پیغام های SPIN …………………………………………………………………..

2-7-5 SPIN-1 یك روش دست تكانی سه مرحله ای ………………………………….41

2-7-6 خلاصه سازی فرصت طلبانه (opportunistic data aggregation)……….

2-7-7 خلاصه سازی حریصانه(greed data aggregation) …………………………

2-7-8 پرسش تو رد تو(nested query) ………………………………………………..

2-8 الگوریتم خوشه بندی …………………………………………………………………….44

2-8-1 معیارمطلوبیت خوشه ها ……………………………………………………………45

2-8-2 ویژگی‌های یک الگوریتم خوشه بندی مناسب …………………………………46

2-8-3 معایب روش خوشه بندی ………………………………………………………46

2-8-4 انواع خوشه بندی …………………………………………………………………46

2-8-5 الگوریتم kmeans …………………………………………………………………

2-8-5-1 مراحل كار ………………………………………………………………………..47

2-8-6 پیش پردازش داده ها …………………………………………………………….48

2-8-7 انواع ویژگی ها در خوشه‌بندی ………………………………………………..48

2-8-8 دلایل اصلی پیش پردازش داده‌ها …………………………………………..48

2-8-9 عملیات اصلی پیش پردازش داده ها …………………………………….49

2-8-10 آلودگی‌ها در خوشه بندی …………………………………………………..49

2-8-11 روش های مورد استفاده در پیش پردازش …………………………………….50

2-8-12 روش (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)…………………

2-8-12-1 جزئیات الگوریتم LEACH ………………………………………………………

2-8-12-2 فاز تبلیغات………………………………………………………………………..52

2-8-12-3 فاز تشكیل دسته‌ ها…………………………………………………………….53

2-8-12-4 فاز تشكیل برنامه…………………………………………………………….53

2-8-12-5 فاز انتقال داده‌ها…………………………………………………………………54

فصل سوم :روش تحقیق

3-1 مقدمه …………………………………………………………………………………..56

3-2 فاز اول: استقرار اولیه …………………………………………………………….58

3-2-1 توسعه اولیه …………………………………………………………………….58

3-2-2خوشه‌بندی ………………………………………………………………………..58

3-2-2-1 استفاده از روش BSK-Means برای خوشه بندی گره ‌ها ………………61

3-2-3 مسیریابی……………………………………………………………………………63

3-2-3-1 مسیریابی جهت اتصال به گره سرخوشه………………………………..64

3-2-3-2 مسیریابی سرخوشه به سمت فوق گره…………………………………64

3-2-3-3 مسیریابی به سمت چاهک متحرک …………………………………..65

3-2-3-4 مسیریابی وایجاد کانال خصوصی بین فوق‌گره‌ها…………………..65

3-3 فاز دوم : حیات و ادامه زندگی شبکه……………………………………….66

3-3-1 اولویت بندی اطلاعات………………………………………………………66

3-3-2 تصمیم گیری برای ارسال داده‌ها ………………………………………67

3-3-3 تصمیم‌گیری در مورد جهش حرکت چاهک متحرک…………………68

3-3-4 نحوه آگاهی فوق‌گره متصل به چاهک متحرک، به سایر فوق‌گره ها و نرک ایستگاه….70

3-3-5 ارسال غیر مستقیم اطلاعات چاهک متحرک………………………70

3-4 مقایسه روش های ارائه شده………………………………………………….71

3-4-1 روش چاهک ثابت………………………………………………………….71

3-4-2 روش چاهک متحرک……………………………………………………….72

3-4-3 استفاده از چاهک ثابت و متحرک به صورت همزمان(DualSink)…..

3-4-4 روش ارائه شده ………………………………………………………………..74

3-5 طرح و نقشه …………………………………………………………………….75

3-6 مزایای استفاده از این روش نسبت به سایر روش‌ها…………………..76

فصل چهارم :تجزیه و تحلیل داده ها و ارزیابی کارایی

4-1 ارزیابی کارایی …………………………………………………………………78

4-1-1 جزییات شبیه سازی ………………………………………………………..78

4-1-2 مدل انرژی مصرفی گره‌ها ……………………………………………….80

4-1-3 مقایسه انرژی مصرف شده در روش ارائه شده ……………………80

4-1-4 تاثیر روش ارائه شده ،بر نرخ گم شدن بسته‌ها …………………..82

4-1-5 متوسط تعداد گام طی نموده برای رسیدن به چاهک ……………..83

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهای تحقیق

5-1نتایج………………………………………………………………………………….86

5-2 پیشنهادهای تحقیق……………………………………………………………87

چکیده:

یکی از چالش های مطرح در زمینه شبکه‌های حسگر ،نحوه مسیریابی و جمع‌آوری اطلاعات از گره‌های شبکه می‌باشد .از آنجا که این شبکه‌ها از لحاظ منابع انرژی و پردازشی محدودیت دارند،نیازمند روش‌های خاصی برای مسیریابی و انتقال اطلاعات می‌باشند که مصرف انرژی پایینی داشته باشند.

برای واضح تر شدن موضوع ،در شبکه های حسگر معمولی یک گره چاهک در وسط شبکه قرار دارد که اطلاعات حس شده توسط آن، به سوی چاهک هدایت می‌گردد اما طول عمر پایین شبکه به علت از بین رفتن گره‌های اطراف چاهک و تاخیر انتها به انتهای زیاد گره به علت انتقال اطلاعات از طریق تعداد نسبتا زیادی گره برای رسیدن به چاهک ، دو مشکل اساسی در ارسال اطلاعات در شبکه های حسگر بی‌سیم معمولی هستند. دو مشکل ذکر شده ،امروزه به عنوان یكی از مباحث بسیار داغ علمی مطرح است و تاكنون كارهای زیادی در جهت بهبود و افزایش كارایی در زمینه جمع‌آوری اطلاعات در این حوزه ، صورت گرفته است. یكی از روش‌های مطرح در این زمینه، روش استفاده از چاهک متحرک است كه در این روش با حرکت چاهک در کل شبکه اطلاعات از گره‌های حسگر جمع‌آوری می‌گردد. این روش، پایه بسیاری از روش‌های مطرح شده بعدی در جهت حل مشکلات مطرح شده در حوزه مسیریابی و جمع‌آوری اطلاعات در شبكه‌های حسگر را تشكیل می‌دهد كه در این پایان‌نامه مورد بحث و بررسی قرار گرفته اند و در نهایت از لحاظ قابلیت و نقاط ضعف و قوت، با یكدیگر مورد مقایسه قرار گرفته اند.

در این پایان‌نامه قصد داریم تا با ارائه روشی جامع، ساده و کارا دو مشکل مطرح در این گونه شبکه‌ها که باعث کارایی پایین این شبکه‌ها گردیده را بهینه تر نماییم. روش ارائه شده مبنی بر حرکت چاهک متحرک در طول شبکه است که در آن شبکه به صورت خوشه‌بندی شده می باشد و با در نظر گرفتن اولویت بسته‌ها در ارسال اطلاعات به چاهک می‌باشد .نتایج به دست آمده بهبود دو پارامتر ذکر شده را نشان می‌دهد.

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1- مقدمه

امروزه بحث سیستم‌های كنترل و نظارت از راه دور یكی از مباحث پرچالش در زمینه علوم الكترونیك و كامپیوتر می‌باشد. لذا محققان در هر زمان به دنبال راه حلی می‌باشند تا شرایط خاص و انتظارات مدنظر را پاسخ دهد؛ در شرایط و كیفیت كاری یكسان هر چه نسبت هزینه به كارائی پائینتر باشد، همان قدر محبوبیت آن شیوه بیشتر خواهد شد.

برای آگاهی از تغییرات محیط اطراف و یا وضعیت هر مجموعه ،نیازمند یكسری تجهیزات هستیم كه بعنوان حسگر شناخته می شوند.حسگر‌ها تغییرات مدنظر (تغییرات فیزیكی یا شیمیایی) را در قالب یك پاسخ، به منظور اندازه گیری میزان تغییرات و یا وجود تغییر، ارائه می دهند. پس از جمع آوری اطلاعات مورد نیاز می‌توان سایر عملیات را بر اساس پاسخ ارائه شده، انجام داد.

پیشرفتهای اخیر در زمینه الكترونیك و مخابرات بی سیم باعث شده ،بتوانیم گره‌های حسگر چندكاره، با توان مصرفی پایین و هزینه كم داشته باشیم كه از نظر اندازه خیلی كوچك هستند و برای مسافت های كوتاه می‌توانند با هم ارتباط برقرار كنند. این گره‌های حسگر كوچك طبق نظریه شبكه های حسگر، دارای تجهیزات حس كردن، پردازش داده‌ها و مخابره می‌باشند. تفاوت اصلی شبكه های حسگر با سایر شبكه‌ها در ماهیت داده– محور (data – centric) و همچنین منابع انرژی و پردازشی بسیار محدو%D

پشتیبانی سایت :       

*         serderehi@gmail.com