مقاله – ارایه‌ی یک روش مسیریابی برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم با هدف افزایش طول …

0 Comments

بسیار پایین

کم

بالا

BCDCP

۲-۲-۴ پروتکلهای مبتنی بر حرکت

در این دسته از پروتکلها ایستگاه اصلی و یا گره‌‌ها و یا هردو میتوانند حرکت کنند، بنابراین باید الگوریتم به نحوی کار کند که بتواند این تغییرات پویا را در شبکه کنترل کند.
A.Mahapatro وP.Khilar ]18[ در سال ۲۰۱۳ از خوشهبندی در شبکهای استفاده میکند که در آن گره‌‌ها متحرک هستند. نحوه‌ی انتخاب سرخوشه به این صورت است که هر گره بر اساس انرژی باقیماندهی خود و اطلاع از میزان انرژی گره‌‌های همسایه می‌تواند به عنوان سرخوشه انتخاب شود. هنگامی که یک گره به عنوان سرخوشه در نظر گرفته میشود، دیگر گره‌‌ها بر اساس اینکه با کدام یک از این سرخوشهها ارتباط پایدارتری دارند عضو خوشه مربوطه میشوند. در این روش ممکن است خوشهها از نظر تعداد گره‌‌ها با یکدیگر تفاوت زیادی داشته باشند که از معایب این روش محسوب می‌گردد. وقتی انرژی سرخوشه کاهش میبابد گره‌‌های دیگر که در همان خوشه هستند اگر بتوانند ارتباط مناسبی با سرخوشه دیگری که انرژی بیشتری دارد، داشته باشند از خوشه فعلی خود خارج شده و عضو خوشه دیگری می‌گردند. در برخی از روشها فقط ایستگاه اصلی حرکت میکند. برای مثال K.Jafri و همکاران ]۱۹[ برای افزایش طول عمر شبکه از روش سلسله مراتبی معروفPEGASIS[23] ]۲۰[ استفاده میکنند و برای افزایش طول عمر شبکه مسیرهای خاصی برای حرکت ایستگاه اصلی انتخاب می‌کند و در هر مسیر نقاطی را مشخص میکند که در آن ایستگاه اصلی مدت محدودی ثابت می‌شود. نتایج ارایه شده در این روش نشان میدهد که این الگوریتم نسبت به روشهای دیگر نرخ تحویل دادهی بیشتری دارد.

۲-۲-۵ پروتکلهای مبتنی بر چند مسیر

در این دسته از پروتکلها از هر حسگر به سوی ایستگاه اصلی چند مسیر وجود دارد و هر حسگر می‌تواند بر اساس الگوریتم مسیریابی اطلاعات را از هر یک از این مسیرها به سمت ایستگاه اصلی منتقل کند. همچنین در این گونه روشها میتوان هر بسته داده را به تعداد بسته کوچکتری تقسیم نمود و هر یک از این بستهها را از مسیر متفاوتی به ایستگاه اصلی منتقل کرد. H.Hamadi و R.Chen ]21[ در سال ۲۰۱۲ الگوریتمی ارایه کردند که در آن چند مسیر برای انتقال اطلاعات از مبدا به مقصد وجود دارد. هدف آنها علاوه بر افزایش طول عمر شبکه این بود که شبکه و اطلاعات منتقل شده در آن از امنیت و قابلیت اطمینان کافی برخوردار باشند. آنها برای دستیابی به تمامی این اهداف آن را به عنوان یک مسئله بهینه سازی در نظر گرفتند تا بدین وسیله بتوانند بهترین سطح افزونگی داده را تعیین کنند. همچنین از روش توزیع شده مبتنی بر رای‌گیری استفاده نمودند تا بدین وسیله نفوذ در شبکه را تشخیص دهند و در نهایت گره‌‌های مخرب را شناسایی کرده و آنها را از شبکه حذف کنند.

این مطلب را هم بخوانید :
سامانه پژوهشی - ارایه‌ی یک روش مسیریابی برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم با هدف افزایش طول عمر شبکه- ...

۲-۲-۶پروتکلهای مربوط به شبکههای ناهمگن

شبکههای ناهمگن از دو نوع حسگر تشکیل شدهاند، به طوری که تعدادی از حسگر‌ها معمولی هستند و انرژی آنها محدود است و نوع دیگر گره‌‌هایی هستند که از نظر انرژی محدودیت زیادی ندارند و نسبت به دیگر حسگرها دارای انرژی بسیار زیادی هستند. S.Taruna و همکاران ]۲۲[ در سال ۲۰۱۳ یک روش سلسله مراتبی برای استفاده در شبکههای حسگر بیسیم با هدف افزایش طول عمر شبکه معرفی کردند. خوشه‌بندی این روش مانند الگوریتم LEACH ]23[ است، با این تفاوت که علاوه بر میزان انرژی حسگرها، پارامتر تراکم حسگرها را نیز در الگوریتم انتخاب سرخوشه به کار میبرد. اندازهی هر خوشه نیز بر اساس تراکم حسگرها در نقاط مختلف شبکه تعیین میگردند. در این روش حسگرها ناهمگن هستند، ولی انرژی هیچ حسگری بی نهایت در نظر گرفته نمیشود و پس از یک مدت شانس انتخاب شدن مجدد به عنوان سرخوشه را از دست میدهند.

۲-۲-۷ پروتکلهای مبتنی بر کیفیت سرویس

در برخی از کاربردهای شبکههای حسگر بیسیم تنها عمر شبکه مد نظر نیست، بلکه سرویسهای دیگری همچون عدم تاخیر، قابل اعتماد بودن اطلاعات منتقل شده به ایستگاه اصلی و یا تحمل‌پذیری در برابر خطا نیز باید فراهم شوند. [۲۴]SAR ]24[ یکی از اولین پروتکلهای مسیریابی است که مفاهیم کیفیت سرویس را در الگوریتم مسیریابی وارد کرد. مبنای کار این پروتکل بر اساس جدول مبتنی بر روشهای چندمسیری است. از هر حسگر چند مسیر به سمت ایستگاه اصلی وجود دارد و بر اساس اینکه بسته داده از چه نوعی است و یا چه اولویتی دارد یک مسیر انتخاب میگردد. برای مثال اگر لازم باشد اطلاعاتی بدون تاخیر به ایستگاه اصلی انتقال یابند از مسیر کوتاهتر استفاده میشود و یا اگر لازم است گزارش دادهای قابلیت اطمینان کافی داشته باشد از مسیری که در آن ارتباطات مطمئن‌تری وجود دارد استفاده می‌شود.

۲-۳ مسیریابی متمرکز و توزیع شده

طبقهبندی دیگری نیز برای پروتکلها و الگوریتمهای مسیریابی در نظر گرفته میشود]۲۵[ که عبارتند از:

این مطلب را هم بخوانید :
بررسی تاثیر ویژگی های تجاری اینترنت براعتماد مشتریان در شهرستان آران و بیدگل- ...

۲-۳-۱ الگوریتمهای مرکزی

در این الگوریتمها یک حسگر و یا ایستگاه اصلی آگاه از توپولوژی شبکه مسیرهای انتقال اطلاعات در شبکه را مشخص میکند. تعداد این الگوریتمها زیاد نیست چون انتقال کل اطلاعات به یک حسگر و یا انتقال اطلاعات هر مسیر از ایستگاه اصلی به همه حسگرها هزینه زیادی دارد و برای شبکههای حسگری که محدودیت انرژی دارند مناسب نیست. البته این روشها برای شبکههای کوچکی که در آن ایستگاه اصلی به تمام حسگرها دسترسی دارد مناسب خواهد بود، چون تمام مسیرها در ایستگاه اصلی تعیین می‌شوند و به طور مستقیم به گره‌‌های مربوطه اطلاع داده میشود و از این رو انرژی لازم برای مشخص کردن مسیر در حسگر ذخیره میگردد.

۲-۳-۲ الگوریتم های توزیع شده

در این الگوریتم ها مسیرها به صورت توزیع شده در حسگرها تعیین میگردد و سپس در قالب پیام‌های خاصی به دیگر حسگرها انتقال مییابند. بیشتر روش‌های مسیریابی ارایه شده برای افزایش طول عمر شبکه در این دسته قرار می‌گیرند. چون یافتن مسیرها به صورت مرکزی انجام می‌شود و اطلاع دادن مسیرها به تمامی حسگرها نیاز به هزینه‌ی زیادی دارد و این امر می‌تواند تاثیر منفی بسیاری بر کارایی پروتکل مسیریابی داشته باشد.
در روش پیشنهاد شده در این پژوهش از مزیت هریک از روش‌های مرکزی و توزیع شده استفاده شده است.

۲-۴ محیط سه بعدی

اگرچه در اکثر روشها و الگوریتمهایی که در این بخش مطرح شدند شبکه‌ی حسگر بیسیم به صورت دو بعدی در نظر گرفته شده است، اما ممکن است قرار گرفتن حسگرها در یک محیط به صورتی باشد که یک شبکه سه بعدی را تشکیل دهند. بنابراین باید در نظر داشت که فرض دوبعدی بودن یک شبکهی حسگر همیشه درست نبوده و در یک محیط واقعی در بسیاری از موارد شبکه به صورت سه بعدی است. برای مثال گره‌‌هایی را در نظر بگیرید که روی درختان یک جنگل قرار میگیرند یا یک شبکه زیر دریایی و یا گره‌‌های که در یک ساختمان متشکل از چند طبقه قرار گرفتهاند]۲۶[.

چکیده‌ی فصل دوم

در این فصل انواع پروتکل‌های مسیریابی به‌طور مختصر معرفی گردیدند و در هر گروه تعدادی از مقالات و روش‌هایی که در سال‌های اخیر مطرح شده‌اند و یا نتایج بهتری نسبت به دیگران ارایه کردهاند مورد بررسی قرار گرفتند.
با توجه به ویژگی‌های محیط و کاربرد شبکه‌ی حسگر، پروتکل‌های مسیریابی به چند دسته تقسیم می‌شوند که در این فصل هر دسته و الگوریتم‌های مربوطه بررسی شدند. در بیشتر الگوریتمهای ارایه شده هدف نهایی الگوریتم افزایش طول عمر شبکه است، بنابراین نتایج این روش‌ها می‌تواند معیار مناسبی برای ارزیابی الگوریتم ارایه شده در این مقاله باشد.
فصل سوم
متدولوژی والگوریتم پیشنهادی

این مطلب را هم بخوانید :
دسته بندي علمی - پژوهشی : ارایه‌ی یک روش مسیریابی برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم با هدف افزایش طول عمر شبکه- ...

۳ الگوریتم پیشنهادی

یکی از مهمترین چالش‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم محدودیت انرژی است، بنابراین هنگام ارایه‌ی یک پروتکل مسیریابی باید نسبت به آن توجه زیادی داشت. به‌همین منظور الگوریتم پیشنهادی این پژوهش با هدف افزایش عمر شبکه مطرح شده است. در این بخش مراحل الگوریتم و همچنین شرایطی که برای ارایه‌ی این الگوریتم لازم است بیان شده است.

۳-۱ انواع روش‌های مسیریابی

به طور معمول نحوه‌ی یافتن مسیرها و آگاه کردن همه گره‌حسگرها به سه دسته‌ی کلی تقسیم می‌شود که عبارتند از:
الگوریتم‌های مرکزیاین الگوریتم‌ها نیاز به آگاهی از کل شبکه دارند. اما تعداد این الگوریتم‌ها بسیار کم است، چون تعداد پیام‌هایی که برای آگاه کردن گره حسگرها از توپولوژی شبکه باید انتقال یابند هزینه‌ی زیادی دارد. در کاربردهایی که ایستگاه اصلی توپولوژی کل شبکه را می‌داند، می‌توان این الگوریتم‌ها را در ایستگاه اصلی اجرا نمود و سپس مسیرها را به گره‌ها اطلاع داد، اما این روش نیز هزینه‌ی بالایی دارد.
الگوریتم‌های توزیع شدهاین الگوریتم‌ها به‌صورت توزیع شده در کل شبکه اجرا می‌گردند و گره‌ها برای ارتباط با یکدیگر از انتقال‌ پیام[۲۵] استفاده می‌کنند.
الگوریتم‌های مبتنی برمکاندر این روش هر گره از محیط نزدیک خود اطلاعات محدودی به‌دست می‌آورد و سپس بر اساس این اطلاعات الگوریتم را اجرا می‌کند.
هریک از این روشهای مسیریابی به شرایط خاص خود نیاز دارند. برای مثال الگوریتم‌های توزیع شده نیاز به ارتباط مناسب هر دو گره دارند، الگوریتم‌های مبتنی بر مکان وابسته به کارایی روش‌هایی هستند که اطلاعات جغرافیایی محلی را فراهم می‌کنند.

۳-۲ مفروضات در نظر گرفته شده درشبیه‌سازی

در این پژوهش برای بیان ویژگی‌های شبکه و نحوه‌ی کار الگوریتم پیشنهادی فرض‌هایی در نظر گرفته شده است که در ذیل به آنها اشاره شده است.

  • برای نمایش شبکه، گراف بدون جهتG(N,A) در نظر گرفته شده است که در آن N مجموعه‌ی تمام گره‌ها وA مجموعه‌ی تمام ارتباطات بین گره‌ها است. هر ارتباط به صورت(i,j) نمایش داده شده است وi,j ϵ N .
  • fi مجموعه‌ی گره‌هایی است که از گره‌ی i قابل دسترسی هستند.
  • مقصد نهایی تمام اطلاعات به‌دست آمده ازمحیط ایستگاه اصلی است.
  • منبع فایل کامل این پایان نامه این سایت pipaf.ir است