منابع پژوهشی در زمینه حسگر بیسیم و سمینار بهبود طول عمر در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتای یادگیری
به همراه اسلاید ارایه و منابع اصلی
بیش از 150 صفحه با فرمت ورد
مطالبی در زمینه کشاورزی دقیق
عنوان سمینار کارشناسی ارشد:
بهبود طول عمر در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتای یادگیری
Abstract
In this article, Connective Adaptive Fidelity (CAF) protocol is suggested for wireless sensor networks on the basis of energy consumption decline while conserving intra-network communications in case of sensor networks structure. CAF is present a new energy-aware connection-based routing protocol to prolong the life time by turning off unnecessary sensor node’s radio components in the network without much affecting the level of routing fidelity.
Routing in sensor networks is very challenging due to several characteristics that distinguish them from contemporary communication and wireless ad-hoc networks. First of all, it is not possible to build a global addressing scheme for the deployment of sheer number of sensor nodes. Therefore, classical IP-based protocols cannot be applied to sensor networks. Second, in contrary to typical communication networks almost all applications of sensor networks require the flow of sensed data from multiple regions (sources) to a particular sink. Third, generated data traffic has significant redundancy in it since multiple sensors may generate same data within the vicinity of a phenomenon. Such redundancy needs to be exploited by the routing protocols to improve energy and bandwidth utilization. Fourth, sensor nodes are tightly constrained in terms of transmission power, on-board energy, processing capacity and storage and thus require careful resource management. Due to such differences, many new algorithms have been proposed for the problem of routing data in sensor networks. These routing mechanisms have considered the characteristics of sensor nodes along with the application and architecture requirements.
CAF also as a routing protocol can conserve energy until keeping communication and routes leading to sink, by connectivity driven topology management Schema and combining it with data-centric gradient diffusion routing protocol, through detection and turning off radio and other elements of extra nodes. CAF, which is inspired from combining GBR route finding and Naps topology management protocol while applying both protocols advantages, keeps nearly constant level of routing fidelity with no need to geographic location information. After establishing communicative layers towards the sink while conserving inter-layer communication, this protocol puts extra nodes in sleeping state. In fact, in each layer, a node can go to sleep state by detecting some other nodes that can do communication duty on behalf of that node. Despite conformity with all data delivery models, CAF produces considerable results in continuous and event-driven models towards query-driven model. In this paper we have implemented CAF and compared it with some other methods, including GBR, Naps and GAF. Simulation results show that CAF without requiring position information, performs at least as well as location based protocols in terms of topology control, routing and energy saving, and increases the packet delivery amount and decreases average packet delay.
چکیده
در این گفتار پروتکل مسیریابی وفادار سازگار اتصالی (CAF) برای شبکه های حسگر بی سیم بر پایه کاهش میزان مصرف انرژی با حفظ ارتباطات درون شبکهای در ساختار شبکههای حسگر بیسیم پیشنهاد شده است. CAF به عنوان یک پروتکل مسیریابی انرژیآگاه، ارتباطمحور بدون تاثیر گذاری در وفاداری سطوح مسیریابی سعی در افزایش طول عمر شبکه از طریق خاموش کردن مولفههای رادیویی در گرههای حسگر زاید را دارد.
مسیریابی در شبکههای حسگر بیسیم به دلیل برخی از ویژگیهای درونی آن بسیار متمایز از ساختارهای ارتباطی معاصر و شبکههای موردی بیسیم بوده و دارای چالشهای فراوانی در بیان پروتکلها و الگوریتمها میباشد. اولین ویژگی این شبکهها عدم امکان ایجاد یک شمای آدرسدهی عمومی برای آرایش مطلق گرههای حسگر میباشد. بنابراین رویکردهای سنتی مبتنی بر شناسه برای شبکههای حسگر بیسیم غیرکاربردی خواهند بود. برخلاف شبکههای ارتباطی مرسوم، به عنوان ویژگی دوم تقریبا تمامی کاربردهای شبکههای حسگر نیاز مند جریان دادههای ادراک شده از چندین ناحیه ادراکی (مرجع) به کمک گرههای حسگر به سمت یک چاهک ویژه میباشند. ویژگی سوم افزونگی قابل توجه ترافیک دادههای ایجاد شده در شبکه به دلیل تولید و ارسال دادههای مشابه از چندین حسگر که در مجاورت یک پدیده خواص قرار دارند، میباشد. چنین افزونگی نیاز به بهرهگیری از پروتکلهای مسیریابی در بهبود مصرف انرژی و پهنایباند دارد. و به عنوان ویژگی چهارم گرههای حسگر از لحاظ میزان نیروی مصرفی ارتباطات، انرژی توکار، قدرت پردازش و ظرفیت حافظه در محدودیت بوده و نیازمند مدیریت دقیق منابع میباشند. به دلیل چنین تفاوتهایی، راهحلهای جدید بسیاری در تقابل با مشکل مسیریابی در شبکههای حسگر بیسیم ارائه شده است که این روشها و پروتکلها توجه زیادی به خصوصیات گرههای حسگر برمبنای کاربرد و نیازمندیهای معماری آنها دارند.
CAF نیز به عنوان یک پروتکل مسیریابی با طرح مدیریت توپولوژی مبتنی بر ارتباطات و تلفیق آن با یک پروتکل مسیریابی پخش شیبدار دادهمحور از طریق تشخیص و خاموش کردن رادیو و سایر مولفه های گره های زاید تا زمان نگهداری ارتباطات و مسیرهای متناهی به چاهک از انرژی محافظت میکند. CAF که از ترکیب پروتکل مسیریابی GBR و پروتکل مدیریت توپولوژی Naps در عین استفاده از مزایای هر دو پروتکل الهام گرفته شده بدون نیاز به اطلاعات موقعیت جغرافیایی سطح تقریبا ثابتی از وفاداری مسیریابی را حفظ میکند. این پروتکل پس از ایجاد لایه های مجازی ارتباطی به طرف حفره با حفظ ارتباطات میان لایه ها، گره های زاید را در وضعیت خواب قرار می دهد، در واقع هر گره با شناسایی گره هایی که می توانند در هر لایه وظیفه ارتباطی آن گره را بر عهده بگیرند به وضعیت خواب فرو می روند. CAF علارغم سازگاری با تمامی مدلهای تحویل داده نتایج مناسب قابل توجهی را در مدلهای پیوسته و رویدادگرا، نسبت به مدل پرسشگرا از خود نشان می دهد. در این مجموعه پس از بیان ساختار پیادهسازی پروتکل CAF با شبیهسازی این الگوریتم و مقایسه آن با پروتکلهای دیگری همچون GBR ، Naps و GAF میزان کارایی در این پروتکل بررسی شده است. نتایج حاصل از شبیهسازی نشان میدهد که CAF بدون نیاز به اطلاعات موقعیتی از نظر کنترل توپولوژی، مسیریابی و ذخیره انرژی در حد پروتکلهای مبتنی بر موقعیت عمل کرده و میزان تحویل بسته و میانگین تاخیر بستهها را بهبود بخشیده است.
فهرست
فصل اول
مقدمه 9
- معرفی شبکههای حسگر بیسیم 10
- اجزای سختافزاری و ساختمان گرههای حسگر بیسیم 13
- معماری سیستمی و موضوعات طراحی 18
- چالشها و پارامترهای طراحی 24
- بیان ویژگیهای کلی شبکههای حسگر 28
- خلاصه و نتیجه گیری 29
فصل دوم
2-1- رویکردهای انرژیآگاه در پروتکلهای شبکههای حسگر بیسیم 31
2-2- الگوریتمها و پروتکلهای مسیریابی داده محور 32
2-2-1- روش غرقهسازی 32
2-2-2- روش شایعه پراکنی 34
2-2-3- روش SPIN[1 35
2-2-4- روش انتشار مستقیم 37
2-2-5- روش EAR[2 39
2-2-6- روش شایعه پراکنی 39
2-3- الگوریتمها و پروتکلهای مسیریابی سلسله مراتبی 39
2-3-1- روش LEACH[3]0 40
2-3-2- روش PEGASIS[4 43
2-3-3- روش TEEN[5 44
2-4- الگورریمهای مبتنی بر مکان 46
2-4-1- روش GAF[6 46
2-4-2- روش GEAR[7 48
2-5- الگوریتمهای آگاه از کیفیت سرویس[8] و جریان شبکه 49
2-5-1- روش EDDD[9 50
2-6- خلاصه و نتیجه گیری 55
[1] Sensor Protocol for Information via Negotiation
[2] Energy-Aware Routing
[3] Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy
[4] Power-Efficient GAthering in Sensor Information Systems
[5] Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network
[6] Geographic Adaptive Fidelity
[7] Geographic and Energy Aware Routing
[8] QOS (Quality Of Service)
[9] Efficient Differentiated Directed Diffusion
منابع پژوهشی در زمینه حسگر بیسیم و سمینار بهبود طول عمر در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتای یادگیری
