ارائه یک پروتکل مبتنی بر فازی به منظور افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم

اختصاصی از نیک فایل ارائه یک پروتکل مبتنی بر فازی به منظور افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پروژه ارشد 

ارائه یک پروتکل مبتنی بر فازی به منظور افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم

چکیده

با پیشرفت فناوری، محبوبیت شبکه های حسگر بی سیم بیش از پیش شده است. این شبکه ها کاربردهای مختلفی دارند که از جمله آنها می توان به کاربردهای نظارتی،اتوماسیون،کشاورزی و امنیتی اشاره کرد. این گره ها دارای محدودیت های انرژی،پهنای باند،توان پردازشی و حافظه هستند. از این رو کاهش مصرف انرژی، افزایش طول عمر شبکه و مقیاس پذیری چالش های مسیریابی در شبکه های حسگر هستند.الگوریتم های بسیاری برای مسیر یابی در شبکه های حسگر ارائه شده اند. یک دسته از این الگوریتم ها الگوریتم های  سلسله مراتبی مبتنی بر خوشه بندی هستند که هدف اصلی آنها کاهش مصرف انرژی ، توزیع انرژی  مصرف شده در کل شبکه و افزایش مقیاس پذیری الگوریتم است.در بسیاری از الگوریتم های مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی مشکلاتی وجود دارد که موجب عدم کارایی الگوریتم می شوند. از جمله از این مشکلات عدم آگاهی از سطح انرژی و مکان گره های سربار ناشی از خوشه بندی و فرستادن داده ها از سرخوشه به ایستگاه پایه است. در پروتکل های خوشه بندی سرخوشه انرژی بسیاری را برای ارسال مصرف می کند، چون علاوه بر ارسال داده های خود وظیفه ارسال داده های همسایه خود که جزئی از خوشه می باشند را نیز دارد، که این خود باعث تسریع در کاهش عمر سرخوشه و به طبع آن کاهش طول عمر و انرژی شبکه می­شود. یکی از راه­های افزایش طول عمر شبکه حسگر بی سیم پروتکل مبتنی بر فازی است. در این پروتکل می توان از یک ایستگاه پایه استفاده کرد. بطور خاص به کارگیری یک ایستگاه پایه متحرک برای جمع آوری داده ها می تواند انرژی مصرفی در میان گره های حسگر را متعادل کند و در نتیجه تا حد زیادی باعث افزایش طول عمر شبکه شود در این رساله الگوریتم جدیدی مبتنی بر مدیریت طول عمر شبکه حسگر بی سیم بصورت کنترل شده با منطق فازی دوسطحی، آگاه به جزییات سرخوشه­ها و تعیین بهترین مسیر از پیش تعیین شده و بهترین گام برای حرکت ایستگاه پایه برای قرار گرفتن در نزدیکی سرخوشه مورد نظر ارائه شده است.

واژه های کلیدی: شبکه های حسگر بی سیم، منطق فازی، طول عمر شبکه

عنوان                                                                                                                          شماره صفحه

چکیده.............................................................................................................................................................1

فصل اول: کلیات تحقیق.. 2

1-1 مقدمه. 3

1-2 هدف پایان نامه. 5

1-3 ساختار پایاننامه. 5

فصل دوم ادبیات پژوهش 6

2-2 کاربرد های شبکه حسگر بی سیم.. 7

2-2-1 مانیتورینگ محیطی.. 8

2-2-2 کاربردهای نظامی.. 8

2-2-3 کاربردهای بهداشتی.. 9

2-2-4 کنترل فرایند صنعتی.. 10

2-2-5 نظارت و امنیت.... 11

2-2-6 هوشمندی خانه. 11

2-3 دسته بندی شبکه‌های حسگر بی سیم.. 12

2-4 معماری شبکه های حسگر بی سیم.. 15

2-4-1 واحد حسگر. 16

2-4-2 واحد پردازشگر. 16

2-4-3 واحد ارتباطات... 16

2-4-4 واحد توان. 17

2-5 معماری‌های شبکه. 17

2-5-1 معماری تخت.... 19

2-5-2 معماری سلسله مراتبی.. 20

2-6 اهداف طراحی شبکه. 21

2-7 چالش های طراحی شبکه. 24

فصل سوم: روش پژوهش... 27

3-1 انتشار دادهها 28

3-1-1روش همه پخشی.. 28

3-1-2روش شایعه پراکنی.. 30

3-1-3روش SPIN : 31

3-1-3-1 پیغام‌هایSPIN : 32

3-1-3-2SPIN  : یک روش دست تکانی سه مرحله‌ای.. 33

3-1-4 روش پخش مستیقم.. 34

3-1-5  پرس و جو  تودرتو. 36

3-1-6  مقایسه روش انتشار مستقیم باروش SPIN: 37

3-1-7 روش مسیر یابی جغرافیایی (GEAR) : 39

3-1-8 روش انتشار بیرون دهنده 40

3-1-9روش انتشار جذب یک مرحله‌ای.. 41

3-1-10 روش خوشهبندی.. 43

3-2 خوشهبندی گرهها 44

3-2-1 معماری‌های شبکه حسگر بی سیم.. 44

3-2-1-1 شبکه‌های حسگرهمگون. 44

3-2-1-2شبکه‌های حسگر نا همگون. 45

3-2-1-3شبکه‌های حسگر ترکیبی.. 46

3-3ساختارهای خوشه بندی نودها 48

3-3-1 چیدمان نودها با استقرار منظم.. 50

3-3-2 چیدمان نودها با توزیع تصادفی.. 50

3-4 مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم.. 51

3-5 اتصال داده 52

3-5-1 دستیابی چند گانه مبتنی بر تقسیم بندی زمانی TDMA.. 52

3-5-2 دستیابی چند گانه مبتنی بر تشخیص حامل CSMA.. 53

3-6 لایه شبکه. 53

3-7 سیستمهای فازی در شبکههای حسگر بیسیم.. 54

3-7-1 مروری بر منطق فازی.. 55

3-7-1-1 مجموعههای فازی.. 56

3-7-1-2 توابع عضویت.... 56

3-7-1-3 عملگرهای فازی.. 57

3-7-1-4 قوانین  اگر- آنگاه 58

3-7-1-5 سیستمهای استنتاج فازی.. 59

3-8 الگوریتم LEACH.. 59

3-8-1 فاز راهانداز. 60

3-8-2 فاز حالت پایدار. 61

3-9 الگوریتم سلسله مراتبی CHEF.. 62

3-9-1 انتخاب سرخوشه با استفاده از منطق فازی.. 62

3-10 کارهای مرتبط در زمینه تحرک ایستگاه پایه. 64

3-11 مروری بر الگوریتم اجتماع ذرات... 67

3-11-1 الگوریتم بهینهسازی اجتماع ذرات... 69

3-11-2 عملکرد کلی الگوریتم ذرات... 69

3-11-3 محاسبه سرعت هر ذره 70

3-11-4 ضرایب شتاب و اعداد تصادفی.. 71

3-11-5 انتخاب سرعت ماکزیمم.. 71

3-11-6 انتخاب اینرسی وزنی.. 72

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده‎ها و نتایج.. 74

4-1 شرح مشکل.. 75

4-2 روش پیشنهادی.. 76

4-2-1  انتخاب سرخوشه. 76

4-2-2  پارامترهای سیستم فازی دوسطحی.. 78

4-2-3 قوانین فازی.. 79

4-2-4 تعیین مقدار شانس سرخوش.... 82

4-2-4-1 گام اول: فازیسازی.. 83

4-2-4-2 گام دوم: ارزیابی قوانین.. 85

4-2-4-3 گام سوم: تجمیع خروجیها 86

4-2-4-4 گام چهارم: غیرفازیسازی.. 86

4-2-5 مدیریت حرکت ایستگاه پایه. 87

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات تحقیق.. 88

5-1 محیط شبیهسازی و پارامترهای مورد استفاده 89

5-1-1 مدل شبکه. 89

5-1-2 مدل مصرف انرژی.. 90

5-2 معیارهای ارزیابی.. 92

5-3 نتایج شبیهسازی.. 93

5-4 نتیجهگیری.. 103

5-5 پیشنهادات... 104

منابع..............................................................................................105