پایان نامه بهینه سازی مصرف انرژی شبكه‌ های حسگر بیسیم

پایان نامه بهینه سازی مصرف انرژی شبكه‌ های حسگر بیسیم

شبكه های حسگر بیسیم ‌‌یا Wireless sensor network با مخفف WSN شبکه ای تشکیل شده از تعداد بسیاری گره كوچک می باشند که هر گره چندین حسگر را داراست. این شبکه ها با محیط های فیزیكی تعامل بسیاری دارند. همچنین به وسیله حسگرها اطلاعات محیط را دریافت کرده و به کمک كار انداز ها، واكنش نشان میدهند. ارتباط بین گره ها نیز به صورت wireless است. هر کدام یک از گره ها به صورت مستقل و بدون دخالت انسان فعالیت می کنند و بسیار كوچک هستند. با توجه پیشرفت های اخیر در فناوری ساخت مدارات مجتمع در اندازه های ظریف و توسعه فناوری ارتباطات بی سیم از سوی دیگر، زمینه ساز طراحی شبكه های سنسوری بی سیم یا حسگر بی سیم شده است. شبکه‌ های ‌‌‌‌سنتی و قدیمی ارتباط بین انسان ها و پایگاه ‌های ‌‌‌‌اطلاعاتی را فراهم می کند در حالی که شبکه ی حسگر مستقیما با جهان فیزیکی در ارتباط است و ‌‌با استفاده از حسگرها محیط فیزیكی را مشاهده می کند و بر اساس مشاهدات خود تصمیم گیری کرده و عملیات مناسب را با توجه به محیط انجام میدهند.

 توضیحات بیشتر در ادامه مطلب …

با این وجود این شبکه ها محدودیت هایی در قدرت پردازش، ظرفیت حافظه، و به ویژه منبع تغذیه، … دارند که مسلما مشكلاتی را بوجود می آورد که نیازمند به روز رسانی در معماری، روش ها و نیز الگوریتم ‌های ‌‌‌‌مورد استفاده در آن می ‌باشد. بحث انرژی و بهینه سازی آن که اهمیت ویژه ای دارد، امروزه به عنوان موضوعی برای تحقیقات تبدیل شده است.

در این پایان نامه که یک تحقیق مروری می ‌باشد، در صدد معرفی انواع روش ‌های بهینه ‌سازی مصرف انرژی در این شبکه های حسگر بی سیم هستیم که می ‌تواند از جنبه ‌های ‌‌‌‌مختلف مانند بهینه سازی معماری، بهینه سازی از لحاظ الگوریتم‌ های ‌‌‌‌با بکار گیری و روش‌ های ‌‌‌‌کاهش انرژی از طریق نرم افزار های شبیه سازی ‌‌و … مورد بررسی قرار گیرد.

فهرست مطالب :
فصل اول: مفاهیم اولیه   1
1-1- مقدمه   2
1-2- معرفی شبکه حسگر   4
1-3- ساختار كلی شبكه حس/كار بی سیم   4
1-3-1- حسگر   5
1-3-2- كارانداز   5
1-3-3- گره حسر   5
1-3-4- گره كارانداز   5
1-3-5- گره حسگر/كارانداز   5
1-3-6- شبكه حسگر   5
1-3-7- میدان حسگر/کارانداز   5
1-3-8- چاهک   5
1-3-9- گره مدیر وظیفه   6
1-3-10- شبكه حس/كار   6
1-3-11- ساختار خودكار   6
1-3-12- ساختار نیمه خودكار   7
1-3-13- ساختمان گره   7
1-4- عوامل مهم در طراحی شبکه های حسگر بی سیم   9
1-4-1- محدودیتهای سخت افزاری   10
1-4-2- توپولوژی   10
1-4-3- قابلیت اطمینان   10
1-4-4- مقیاس پذیری   11
1-4-5-  قیمت تمام شده   11
1-4-6- رسانه ارتباطی   11
1-4-7- شرایط محیطی   11
1-4-8- توان مصرفی گره ها   12
1-4-9- افزایش طول عمر شبكه   12
1-4-10- ارتباط بلادرنگ و هماهنگی   13
1-4-11- امنیت و مداخلات   13
1-4-12- عوامل پیش بینی نشده   14
1-5- ویژگی های شبکه های حسگر بیسیم   14
1-6- كاربردها   15
1-7- پشته پروتكلی   15
1-8- نرم ا فزارهای شبیه سازی شبكه های حسگر بیسیم   17
فصل دوم: روش های مسیر یابی بهینه انرژی در شبکه های  حسگر بی سیم   19
2-1- مقدمه   19
2-2-ویژگی‌های مسیریابی در شبكه حسگر بی‌سیم   20
2-2-1- پوشش   21
2-2-2- اجتماع داده  21
2-2-3-كیفیت سرویس   22
2-3- روش‌های  بهینه  انرژی مسیریابی در شبكه‌های حسگر بی‌سیم   22
2-3-1- مسیریابی مسطح   22
2-3-2- مسیریابی مبتنی بر مكان   23
2-3-3- مسیریابی سلسه مراتبی(مبتنی بر خوشه‌بندی)   24
2-3-4- پروتكل خوشه‌بندیLEACH   25
2-3-5- پروتكل خوشه‌بندیLEACH متمركز   26
2-3-6- پروتکل rumor routing   27
2-3-7- پروتکل   spin   28
2-3-8- پروتکل directed diffusion   29
2-3-9- پروتکل ear   30
2-3-10- پروتکل gbr   32
2-3-11- پروتکل teen   32
2-3-12- پروتکل  apteen   34
2-3-14-1- ارسال داده ها به سمت منطقه مورنظر   36
2-3-14-2- رساندن داده به مقصد در منطقه مورد نظر:   36
2-3-15- پروتکلspan   37
2-3-16-پروتکل tbf   37
2-3-17- پروتکل mecn   37
فصل سوم: روش های مختلف کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بیسیم   39
3-1- مقدمه   39
3-2- طبقه‌بندی روش‌های كاهش مصرف انرژی در شبكه‌های حسگر   40
3-2-1- چرخة وظایف   41
3-2-2- كنترل توپولوژی   41
3-2-3- مدیرت توان   42
3-2-4- روش‌های داده‌گرا   42
3-2-5- كاهش میزان داده   43
3-2-5-1-  پردازش درون شبكه‌ای   43
3-2-5- 2- فشرده‌سازی داده(كدینگ شبكه‌ای)   43
3-2-5- 3- پیش‌بینی داده   44
3-2-6- روش‌های مبتنی بر قابلیت تحرك   44
3-2-7- از طریق شبکه های عصبی   45
3-2-7-1- شبكه‌های عصبی در طرح‌های چرخه وظایف   48
3-2-7-2- پیش‌بینی داده‌های حسگر به كمك شبكه‌های عصبی   49
3-2-7-3- پردازش درون شبكه‌ای به كمك شبكه‌های عصبی   51
3-2-8-  رده‌بندی داده یا محیط   55
3-2-9-  شبكه‌های عصبی در شبكه‌های حسگر متحرك   57
فصل چهارم: نتیجه گیری   59
4-1- نتیجه‌گیری   60
4-2- پیشنهادات   61
4-2-1- پیشنهاد‌های پژوهشی   61
4-2-2- پیشنهاد هایی به دانشگاهها   61
4-2-3- پیشنهاداتی به استادان محترم   62
مراجع   64