Rose6 863 اشتراک گذاری ارسال شده در ۲۹ بهمن، ۱۳۹۴ سلام من رشته ام کامپیوتر / نرم افزاره - ارشد ... کسی هست بتونه کمکم کنه ؟ 3 لینک به دیدگاه
S.F 24932 اشتراک گذاری ارسال شده در ۳۰ بهمن، ۱۳۹۴ lexi ۵n گفته است: سلام من رشته ام کامپیوتر / نرم افزاره - ارشد ... کسی هست بتونه کمکم کنه ؟ درود چطور کمکی مهندس؟ اگر تخصصی هست، بگید شاید دوستام بتونن کمکتون کنن اگ هم عمومی ه و مثلا کلیات و این داستانا بگید، اساتید زیاد هستن . 3 لینک به دیدگاه
Rose6 863 مالک اشتراک گذاری ارسال شده در ۳۰ بهمن، ۱۳۹۴ S.F گفته است: درودچطور کمکی مهندس؟ اگر تخصصی هست، بگید شاید دوستام بتونن کمکتون کنن اگ هم عمومی ه و مثلا کلیات و این داستانا بگید، اساتید زیاد هستن . تخصصی هست ... موضوعم در رابطه به wsn هست ... حالا خوشه بندی رو دوست دارم . مقاله اش رو گرفتم. استادم گفته از 2016 باشه .میخوام یکی کمکم کنه ... برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام 3 لینک به دیدگاه
masi eng 47044 اشتراک گذاری ارسال شده در ۳ اسفند، ۱۳۹۴ lexi ۵n گفته است: تخصصی هست ... موضوعم در رابطه به wsn هست ... حالا خوشه بندی رو دوست دارم . مقاله اش رو گرفتم. استادم گفته از 2016 باشه .میخوام یکی کمکم کنه ... برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید. ورود یا ثبت نام پروتکلهای مسیریابی در شبکه های حسگر بیسیم 2-1 مقدمه پروتکلهای بسیاری در شبکههای حسگر بیسیم به موضوع مسیریابی پرداختهاند و این پروتکلها برای برخی از موضوعات دیگر در این شبکه مانند موضوع خوشهبندی، انتخاب لیدر و ... برنامه دارند. در این فصل دستهبندیهای ارائه شده درباره پروتکلهای مسیریابی بیان شده است. 2-2 پروتکل های مسیریابی پروتکلهای مسیریابی در شبکههای حسگر بیسیم میتوانند از دید ساختار شبکه به سه دسته مسیریابی تخت، سلسه مراتبی و مبتنی بر مکان تقسیم شوند. در مدل تخت همهی گرهها نقش یا کار مساوی دارند، اما در مدل سلسله مراتبی گرهها نقشهای مختلفی را در شبکه بازی میکنند. در مدل مبتنی بر مکان نیز از موقعیت گرههای سنسور برای مسیردهی داده در شبکه استفاده میشود. این پروتکلها هم میتوانند به صورت چند مسیری (Multi path)، پرس و جو و رقابت و غیره که به عملکرد پروتکل بستگی دارد دستهبندی شوند. 2-3 عوامل موثر در طراحی پروتکل های مسیریابی در زیر چند پارامتر که برای پروتکلهای مسیریابی در شبکههای حسگر بیسیم مورد توجه قرار میگیرند مطرح شده است : 2-3-1 دینامیک شبکه اکثر حسگرها در شبکههای حسگر بیسیم ثابت هستند. فقط بعضی از شبکهها وجود دارد که در ان برخی از حسگرها متحرک هستند. در حضور حسگرهای متحرک، مسئلهی پایداری مسیرها امر بسیار مهمی است. از طرفی خود پارامتر در حال اندازهگیری میتواند حالت استاتیک و یا دینامیک داشته باشد.مثلا در یک کاربرد تعقیب و تشخیص هدف، شبکه حالت دینامیک به خود میگیرد، در صورتی که مثلا برای تشخیص اتش در یک جنگل دیگر اینطور نیست و شبکه حالت ثابت دارد. در حالت دینامیک، دادهها از حسگرها بصورت متناوب به ایستگاه پایه فرستاده میشوند در صورتی که در حالت ثابت هر وقت پدیدهای رخ میدهد به ایستگاه پایه گزارش میشود. 2-3-2 جایگذاری حسگرها در شبکه با توجه به کاربردهای مختلف، جایگذاری حسگرها در شبکههای مختلف با یکدیگر متفاوت است که این امر میتواند در کارایی کل شبکه تاثیر مستقیم بگذارد. در برخی از کاربردها، مکان حسگرها از قبل تعیین شده است اما در اکثر شبکههای حسگر بیسیم به این صورت نیست. در شبکههایی که مکان حسگرها از قبل تعیین شده، اطلاعات نیز از طریق مسیرهای از قبل تعیین شده ارسال میشوند، اما در شبکههایی که مکان از قبل مشخص نشده باید حسگرها به صورت خودکار مسیریابی را انجام دهند. معمولا شبکهها به این صورت هستند و برای این شبکهها ایجاد زیرساخت مناسب در کارایی سیستم تاثیر بسزایی دارد. 2-3-3 محدودیت انرژی در طی مراحل طراحی زیرساخت شبکه، ایجاد مسیرها شدیدا تحت تاثیر محدودیت انرژی حسگرها قرار میگیرد. باتوجه به اینکه توان ارسال به صورت بیسیم با توان دوم (و باالاتر) مسافت رابطه مستقیم دارد، استفاده از روشهای ارسال چندگامی باعث میشود تا توان کمتری تلف شود. اما استفاده از این روش باعث ایجاد مشکلاتی در مدیریت توپولوژی و کنترل دسترسی به محیط انتقال میشود. بنابراین با توجه با اینکه در اکثر شبکهها، حسگرها بهصورت اتفاقی در شبکه قرار گرفتهاند، استفاده از روشهای چند مسیره امکانناپذیر است. 2-3-4 مدل انتقال اطلاعات با توجه به کاربرد یک شبکه حسگر بیسیم مدل انتقال اطلاعات در ان میتواند پیوسته، بسته به اتفاق، بسته به درخواست و یا ترکیبی از این مدلها باشد.در حالت پیوسته، هر حسگر اطلاعات خود را به صورت متناوب ارسال میکند. در حالت بسته به اتفاق، هر وقت اتفاقی از قبل تعیین شده در یک بخش از شبکه به وقوع بپیوندد، این اتفاق گزارش میشود. در حالت بسته به درخواست، از طرف ایستگاه پایه یک درخواستدر شبکه منتشر شده و به حسگرهای دلخواه میرسد.حسگرهای موردنظر نیز پاسخ مناسب را میدهند. برخی از شبکهها از ترکیب این مدلها استفاده میکنند. از نظر کم کردن مصرف انرژی و پایداری مسیرهای ایجاد شده، مدل انتقال اطلاعات بسیار مورد اهمیت است. 2-3-5 ترکیب دادهها بسیاری از حسگرها ممکن است دادههای تکراری تولید کنند. با استفاده از تکنیک ترکیب دادهها میتوان از حجم اطلاعات ارسالی تا حد زیادی کم کرد. با توجه به اینکه پردازش اطلاعات کمتر از ارسال اطلاعات توان تلف میکند، ترکیب اطلاعات بسیار مهم است و به همین دلیل در بسیاری از پروتکلها از این تکنیک استفاده شده است. میتوان با استفاده از تکنیکهای پردازش سیگنال اطلاعات دقیقتزی بدست اورد که به این روش Data Fusionمیگویند 2-4 مسیریابی تخت مسیریابی تخت اولین رده از پروتکلهای مسیریابی است. در این دسته گرهها نقش یکسانی دارند و سنسورها با هم برای یک عمل حس کردن کار میکنند. به علت تعداد زیاد این قبیل گرههای سنسور امکان دادن شناسه سراسری برای هر سنسور وجود ندارد و این مسئله باعث میشود که مسیریابی در این شبکهها بهجای برمبنای ادرس (Address-based)برمبنای داده Data-Centric)) باشد، که ایستگاه اصلی یکسری پرسوجو به یک ناحیه مشخص میفرستد و منتظر دادههایی از سنسورهای نواحی انتخاب شده میشود. از انجایی که داده از طریق پرسوجوها درخواست میشود، نامگذاری مبتنی بر صفت برای تعیین خصوصیات داده نیاز است. کارهایی روی مسیریابی Data-Centricمثل SPINو انتشار مستقیم برای ذخیرهسازی انرژی از طریق انتقال داده و حذف داده اضافی انجام شده است . 2-4-1 پروتکل سیل اسا در این پروتکل یک گره جهت پراکندن قسمتی از دادهها در طول شبکه، یک نسخه از داده موردنظر را به هر یک از همسایگان خود ارسال میکند. هر وقت یک گره، داده جدیدی دریافت کرد، از ان نسخهبرداری میکند و داده را به همسایههایش (به جز گرهی که داده را از ان دریافت کرده است) ارسال میکند.الگوریتم زمانی همگرا میشود یا پایان مییابد که تمامی گرهها یک نسخه از داده را دریافت کنند. 2-4-2 پروتکل شایعه پراکنی این پروتکل یک جایگزین برای روش سیل اسا سنتی محسوب می شود که از فرایند تصادف برای صرفه جویی در مصرف انرژی بهره می برد. به جای ارسال داده ها به صورت یکسان یک گره شایعه پراکن اطلاعات را به صورت تصادفی تنها به یکی از همسایگانش ارسال می کند. اگر یک گره شایعه پراکن، داده ای را از همسایه اش دریافت کند، می تواند در صورتی که همان همسایه به صورت تصادفی انتخاب شد، داده را مجددا به ان ارسال کند. هر گاه داده در روش سیل اسا کلاسیک، به یک گره با مرتبه بالا برسد، نسخه های بیشتری از داده شروع به پراکنده شدن در داخل شبکه می کنند تا وقتی که این کپی¬ها در اثر تصادم به انتها برسند در صورتی که روش شایعه پراکنی جلوی چنین تصادم هایی را می گیرد چون در این روش تنها یک کپی از داده در هر گره ایجاد می شود و هر چه تعداد کپی های ایجاد شده کمتر باشد احتمال تصادم این کپی ها کمتر می شود. در حالی که روش شایعه پراکنی اطلاعات را به کندی در شبکه پراکنده می کند، سرعت مصرف انرژی اهسته¬ای هم دارد. از انجایی که هر گره، داده را به صورت تصادفی، تنها به یکی از همسایه¬های خود ارسال می کند، سریع ترین سرعت پخش داده ها در این روش، برابر یک گره در هر دور است. در نهایت اگرچه روش شایعه پراکنی می تواند تا حد زیادی از تصادم جلوگیری کند ولی این روش، هیچ را ه حلی برای جلوگیری از همپوشانی ارائه نکرده است 2-4-3 پروتکل SPIN پروتکل SPINاز خانواده پروتکلهای تطبیق پذیر است و همه اطلاعات در هر گره را به هر گره در شبکه (با فرض اینکه همه گرهها در شبکه به صورت بالقوه ایستگاه اصلی هستند) منتشر میکند. این امر کاربر را قادر میسازد تا به هر گره Queryبفرستد و بلافاصله اطلاعات مورد نیاز را بگیرد. حسن این پروتکلها این است که گرههایی که در نزدیکی و مجاورت هم هستند داده مشابه دارند و از این رو نیاز است تا فقط اطلاعاتی را که سنسورهای دیگر ندارند توزیع کنند. پروتکلهای خانواده SPINاز الگوریتمهای مبادله داده استفاده میکنند. گرههایی که SPINرا به کار میبرند یک نام سطح بالا را برای توصیف کامل داده جمعاوری شده به کار میبرند که Meta-dataنامیده میشود و قبل از هر انتقال داده مذاکره Meta-dataانجام میدهند. این قضیه این اطمینان را فراهم میاورد که داده افزونهای به شبکه ارسال نمیشود. در واقع مفهوم قالب Meta-data،Application-specificاست. برای مثال در صورتیکه سنسورها یک ناحیه مشخص را تحت پوشش قرار میدهند ممکن است از شناسه خودشان برای گزارشMeta-dataاستفاده کنند. بهعلاوه،SPINبه سطح انرژی حاضر گره اگاهی دارد و پروتکل را بسته به اینکه چقدر انرژی باقی مانده است سازگار میکند. این پروتکلها همه دادهها را حتی وقتی که یک کاربر درخواست هیچ دادهای را نداده است، در سطح شبکه توزیع میکنند . مدلSPINمشکل کلاسیک سیلاسا را حل میکند و بدین ترتیب به یک مقدار بهرهوری انرژی دست پیدا میکند.SPINیک پروتکل سه مرحلهای است، در نتیجه گرههای سنسور از سه نوع پیام ADV ، REQ،DATA برای ارتباط استفاده میکنند.ADVبرای اعلان داده جدید استفاده میشود، REQبرای درخواست داده وDATAپیام حقیقی است. وقتی که یک گرهSPINداده جدیدی را به دست میاورد و میخواهد به اشتراک بگذارد پروتکل با انتشار یک پیامADVشاملMeta-dataشروع میکند. اگر یک همسایه به یک داده نیاز داشت، یک پیام REQبرای DATAمیفرستد و DATAبه این گره همسایه فرستاده میشود. سپس گره سنسور همسایه این فرایند را با همسایههایش تکرار میکند، در نتیجه تمام ناحیه سنسور یک کپی از داده را دریافت خواهند کرد (شکل2-1). پروتکلهای خانواده SPIN شامل تعداد زیادی پروتکل است. دو پروتکل اصلی ان SPIN1و SPIN2قبل از انتقال داده مذاکره انجام میدهند تا مطمئن شوند که فقط اطالاعات مفید منتقل خواهد شد، بنابراین هر گره مدیریت منبع خودش را دارد. 2-4-3-1 SPIN1 این روش یک روش ساده دست¬تکانی برای پراکندن داده ها در یک شبکه بدون اتلاف است که در سه مرحله کار می کند و در هر یک از مراحل، از یکی از پیغام های شرح داده شده در بالا استفاده می کند. پروتکل زمانی اغاز می شود که یک گره، داده جدیدی بدست می اورد که مایل است ان را پراکنده کند و این کار را با نام گذاری داده جدید و فرستادن یک پیغام ADV به همسایگانش انجام می دهد. با دریافت کردن پیغام ADV گره ی همسایه بررسی می کنند که ایا قبلا چنین داده ای را دریافت کرده اند یا در خواست چنین داده ای را داده اند یا خیر. اگر نه، گره همسایه برای ارسال داده درخواست شده به فرستنده، یک پیغام REQ به عنوان پاسخ برمی گرداند. پروتکل با ارسال داده مورد نظر یعنی ارسال پیغام DATA در جواب پیغام REQ تکمیل می شود. اگرچه این پروتکل برای شبکه های بدون اتلاف طراحی شده است، به سادگی می توان ان را برای استفاده در شبکه های با اتلاف بالا تعمیم داد به این صورت که گره ها، برای جبران پیغام های ADV از دست رفته، می توانند به صورت متناوب این پیغام ها را ارسال کنند و همچنین برای جبران پیغام های REQ و DATA از دست رفته، گره ها می توانند داده های مورد نیاز خود را در صورتی که در یک بازه زمانی مشخص دریافت نشده اند، دوباره درخواست دهند. همچنین درمورد شبکه های سیار در صورتی که گره ای مشاهده کرد که همسایگانش تغییر کرده اند می توانند فورا تمامی داده خود را تبلیغ کند. 2-4-3-2 SPIN2 این روش یک فکر هوشمندانه ساده، جهت صرفه جویی در منابع به SPIN1 اضافه می کند. به این صورت که وقتی منابع به اندازه کافی موجود است گره های SPIN2 مانند گره ها در SPIN1 از پروتکل سه مرحله ای استفاده می کنند. وقتی گره ای مشاهده می کند که منبع انرژی اش از یک حد خاص کمتر شده است، خودش را بوسیله کاهش شرکت خود در پروتکل با شرایط جدید تطبیق می دهد و در حالت کلی یک گره تنها هنگامی در پروتکل شرکت می کند که اطمینان دارد می تواند تمامی مراحل دیگر پروتکل را بدون اینکه منابع انرژی اش از محدوده تعیین شده پایین تر رود، به انتها برساند. در غیر اینصورت گره با دریافت پیغام ADV هیچ گونه پیغام REQ تولید نمی کند. این روش بعث می شود که گره هنگام پایین بودن انرژی درگیر پیغام های DATA نشود 2-4-4 انتشار مستقیم در این قسمت روش دیگری که معرفی شده، یک الگوی رایج تراکم داده برای شبکههای سنسور بیسیم است که انتشار مستقیم نامیده میشود. انتشار مستقیم یک الگوی Data-Centricو Application-Awareاست که درد ان تمام دادهی تولید شده توسط گرههای سنسور توسط مقدار و صفت تعریف میشود.هدف اصلی الگوی Data-Centricترکیب دادهای که از منابع مختلف در مسیر میاید و حذف افزونگی و کم کردن تعداد انتقالات است که به این ترتیب انرژی شبکه دخیره میشود و طول عمر ان افزایش مییابد. برخلاف مسیریابی سنتی End-to-End ، مسیریابی Data-Centricمسیرها را از چندین منبع به یک مقصد تنها پیدا میکند که اجازه ادغام دادههای افزونه درون شبکه را نیز میدهد . در انتشار مستقیم، سنسورها رویدادها را اندازهگیری کرده و مسیر اطلاعات را به همسایههای مربوطه ایجاد میکنند. ایستگاه اصلی داده را با همه پخشی Interestها درخواست میکند. Interestکاری را که باید توسط شبکه انجام شود توصیف میکند. Interestدر سرتاسر شبکه بهصورت گام به گام منتشر میشود و توسطهر گره به همسایههای همان گره منتشر میشود. در همین حال، مسیرها برای ارسال داده موردقبول به سمت گره متقاضی ترسیم میگردند. هر سنسور که Interestرا دریافت کرد یک گرادیان به سمت گرههای سنسور که از انها Interestرا دریافت کرده بود ایجاد میکند. این فرایند تا زمانی که گرادیانها از منابع به سمت ایستگاه اصلی ایجاد شوند ادامه پیدا میکند. به طورکلی یک گرادیان، یک مقدار صفت و یک مسیر را مشخص میکند. پایداری گرادیان ممکن است به سمت همسایههای متفاوت با هم فرق کند، در نتیجه میزان جریان اطلاعات متفاوت وجود خواهد داشت (شکل2-2). شکل2-2: نحوه عملکرد پروتکل انتشار مستقیم انتشار مستقیم از دو جنبه با SPINمتفاوت است. اول اینکه انتشار مستقیم دادههای مورد پرس و جو را بنا به درخواست مطرح میکند، بهطوریکه ایستگاه اصلی پرس و جوها را با استفاده از روش سیلاسا بعضی از کارها به گرههای سنسور میفرستد، اما در SPINسنسورها، موجود بودن داده موردتوجه گرهها را برای پرس و جوی ان داده اعلام میکنند. دوم اینکه همه ارتباطات در انتشار مستقیم به صورت همسایه به همسایه است و هر گره توانایی انجام تراکم داده و ذخیرهسازی را دارد. برخلاف SPIN، در انتشار مستقیم نیازی به نگهداری توپولوژی سراسری شبکه نیست، اما در انتشار مستقیم، ممکن است کاربردهایی بطور مثال نظارت محیطی که نیاز به ادامه ارسال داده به ایستگاه اصلی دارند اعمال نشود، زیرا ممکن است مدل Query-drivenبنا به درخواست داده در این خصوص کمک نکند. علاوه براین تطبیق داده با Queryها ممکن است به بعضی از سربارهای اضافه در گرههای سنسور نیاز داشته باشد. 2-4-5 GBR این پروتکل یک روش تغییریافته از پروتکل انتشار مستقیم است. وقتی که درخواست ایستگاه پایه در کل شبکه پخش می شود، هر گره سنسور تعداد گام های مورد نیاز برای رسیدن به ایستگاه پایه را اندازه گیری می کند و بدین وسیله می تواند کمترین تعداد گام برای رسیدن به ایستگاه پایه را که ارتفاع ان سنسور نامیده می شود را بدست اورد. اختلاف بین ارتفاع سنسورهای همسایه به عنوان گرادیان مسیر بین انها در نظر گرفته می شود. داده های هر سنسور توسط مسیرهایی که بالاترین گرادیان را دارند به ایستگاه پایه فرستاده می شوند. در واقع این روش تلاش می کند تا با تعداد گام-های کمتر داده را به ایستگاه پایه برساند. برای توزیع یکنواخت ترافیک روی شبکه در این پروتکل دو تکنیک ترکیب داده ها و پخش ترافیک به کار گرفته شده است. حسگرهایی که از چندین مسیر داده دریافت می کنند می توانند کار ترکیب داده ها را انجام دهند. تکنیک های پخش ترافیک نیز به قرار زیر می باشند: روش اتفاقی : اگر دو یا چند مسیر با گرادیان یکسان وجود داشته باشند، انتخاب مسیر به صورت تصادفی خواهد بود. روش انرژی : وقتی که انرژی یک سنسور از یک استانه معین پایین تر می اید، ارتفاع خود را افزایش می دهد و بدین وسیله به سنسورهای دیگر می فهماند که تا حد امکان از این سنسور برای انتقال داده کمتر استفاده شود. روش جریان داده : این روش تلاش می کند تا مسیرهایی که در حال حاضر برای انتقال داده ها استفاده می شوند، برای مسیرهای جدید به کار گرفته نشوند. با بکارگیری روش های بالا ترافیک در کل شبکه پخش می شود و در نتیجه طول عمر شبکه افزایش پیدا می کند، همچنین این روش ها را می توان در پروتکل های دیگر نیز به کار برد. نتایج شبیه سازی ها نشانگر ان است که GBR از نظر مصرف انرژی موثرتر از Directed Diffusion کار می کند 2-4-6 EAR در این روش از یک سری مسیرهای زیربهینه جهت افزایش طول عمر شبکه استفاده میشود. این مسیرها به واسطهی یک تابع احتمال، که به مصرف انرژی در ان مسیرها بستگی دارد، انتخاب میشوند. مهمترین پارامتری که در طراحی این پروتکل مدنظر گرفته شدهاست بقای شبکه میباشد. نظر به اینکه استفاده دائمی از مسیری که کمترین انرژی در ان تلف میشود، باعث تخلیهی انرژی سنسورهای موجود در ان مسیر میشود، در این روش به جای استفاده از مسیر بهینه، چند مسیر زیربهینه در نظر گرفته میشوند که با استفاده ازیک تابع احتمال فقط یکی از انها انتخاب شده و برای مدتی از ان مسیر استفاده میشود. این پروتکل از سه فاز تشکیل شده است: فاز راه اندازی :در این فاز با استفاده از پروتکل سیلاسا محلی، مسیرها تا مقصد شناسایی شده و جدولهای مسیریابی ایجاد میشوند. در طی این عملیات، تابع هزینهی انرژی برای هر سنسور حساب میشود. برای مثال، اگر درخواست از سنسور به سنسور فرستاده شود، سنسور تابع هزینه مسیر را بهصورت زیر حساب میکند.(رابطه2-1) (2-1) در این رابطه متریک انرژی، خود تابعی از هزینهی ارسال و دریافت و همچنین مقدار انرژی باقیماندهی سنسورها در طول مسیر است. مسیرهایی که هزینه بسیار بالایی داشته باشند در نظر گرفته نمیشوند. در این روش انتخاب سنسورها بر مبنای نزدیکی انها به مقصد میباشد. هر سنسور به هر یک از همسایههای خود که در جدول ارسال ان وجود دارد، یک احتمال نسبت میدهد. این احتمال که با معکوس هزینه رابطه مستقیم دارد، بهصورت زیر بدست میاید.(رابطه2-2) (2-2) نیز هزینهی متوسط تا مقصد را با توجه به همسایههایی که در جدول ارسال وجود دارند مطابق زیر حساب میکند. این مقدار بدست امده برای به همسایهها فرستاده میشود. فاز انتقال دادهها :هر سنسور دادهی خود را به یکی از همسایههای خود که در جدول ارسال وجود دارد با توجه به احتمال اختصاص داده شده به ان همسایه میفرستد. فاز نگهداری مسیرها: هر چند وقت یکبار، یک داده بهصورت سیلاسا محلی فرستاده میشود تا از سالم بودن مسیرها اطمینان حاصل شود. این پروتکل با پروتکل انتشارمستقیم در نحوهی پیداکردن مسیرها از ایستگاه پایه تا حسگرها مشترک است. در انتشارمستقیم از بین چند مسیر، تنها مسیری انتخاب میشود که نرخ داده بیشتری بواسطه ان دریافت میشود. اما در EARمسیر انتخابی بواسطه تابع احتمال برگزیده میشود. نتایج شبیهسازیها حاکی از ان است که EAR، 5/21% در مصرف انرژی و 44% در افزایش طول عمر شبکه نسبت به انتشارمستقیم بهتر عمل میکند. از طرفی EARمثل انتشارمستقیم وقتی مسیر انتخاب شده به هر دلیلی از کار میافتد، دچار مشکل نمیشود زیرا علاوه بر مسیر اصلی مسیرهای دیگری را نیز در اختیار دارد 2-5 مسیریابی سلسله مراتبی مسیریابی سلسله مراتبی یا مبتنی بر خوشه در ابتدا برای شبکه های سیم دار پیشنهاد شد که تکنیک-های معروفی دارد و مزایای اصلی ان مربوط به مقیاس پذیری و ارتباطات کارا هستند.همین طور مفهوم مسیریابی سلسله مراتبی برای انجام مسیریابی که به صورت کارامد از انرژی استفاده می کند در شبکه های سنسور بیسیم به کار می رود. در معماری سلسله مراتبی از گره های با انرژی بالاتر می توان برای پردازش و فرستادن سیگنال استفاده کرد. در حالی که گره های با انرژی پایینتر را می توان برای انجام عملیات حسگری در نزدیکی هدف به کار برد. این موضوع به این معنی است که ایجاد خوشه ها و تخصیص وظایف خاص به لیدرها(Cluster head یا سرخوشه) می تواند به طور مهمی روی مقیاس پذیری سیستم، طول عمر و کارایی انرژی تاثیر بگذارد. مسیریابی سلسله مراتبی با انجام تراکم داده و ترکیب داده ها برای کاهش تعداد پیام های منتقل شده به ایستگاه اصلی یک روش کارامد برای مصرف انرژی پایین تر در یک خوشه است . مسیریابی سلسله مراتبی در اصل مسیریابی دولایه ای است که لایه اول برای انتخاب لیدر و لایه دیگر برای مسیریابی استفاده می شود. در این قسمت برخی پروتکل های مهم در این رابطه بیان شده است. البته برخی از پروتکل های این بخش برای انتخاب لیدر از توزیع احتمال تصادفی بین دیگر سنسورها استفاده می کنند؛ یعنی برنامه خاصی ندارند و برخی دیگر دارای روش ویژه ای برای انتخاب لیدر هستند 2-5-1 پروتکل LEACH در بین پروتکلهای ارتباطی ارائه شده پروتکل LEACHبه دلایل زیر از اهمیت ویژهای در نزد محققان برخوردار است: اول اینکه خوشههای شبکه بهصورت تصادفی، تطبیقیو خودپیکربندی شدهتشکیل میشوند. شرح این ویژگیها بهصورت زیر است : تصادفی: به این معنی که در هر دور،تعداد مشخصی از گرهها به صورت تصادفی خود را به عنوان سرخوشه انتخاب میکنند و گرههای خاصی از قبل به عنوان سرخوشه در نظر گرفته نشدهاست. مزیت این ویژگی سربار کم روش انتخاب سرخوشه است. این روش سریعترین روش انتخاب سرخوشه است. تطبیقی: گرههایی که در دور فعلی نقش سرخوشه را به عهده داشتهاند، در دور بعدی دیگر نمیتوانند برای بر عهده گرفتن این نقش کاندیدا شوند، بنابراین در هر دور، با توجه به دور قبلی کاندیداهای سرخوشه مشخص میشوند. به این ترتیب انتظار میرود که در پایان تعداد مشخصی از دورها، تمامی گرهها سرپرست خوشه شوند. خودپیکربندی شده: گرهها دراین پروتکل بدون کمک هر عامل خارجی و یا گره خاصی در شبکه، تشکیل خوشه میدهند و این به مقیاسپذیری این پروتکل کمک میکند. دومین اهمیت اینکه در LEACHانتقال اطلاعات از گرههای یک خوشه به سرخوشه و از سرخوشهها به ایستگاه sinkبا کنترل محلی انجام میشود و نیازی به کمک یک عامل خارجی و یا گره خاصی در شبکه برای انتقال اطلاعات نیست. سوم اینکه پروتکل MACاستفاده شده درLEACHبا استراحت دادن به گرهها در انرژی مصرفی صرفهجویی میکند. همانطور که قبلا گفته شد، LEACHاز روش ترکیب دادههای هر خوشه و ارسال دادهی فشرده شده به ایستگاه پایه استفاده میکند. بدین ترتیب هم تعداد ارسال و دریافتها در شبکه کاهش مییابد و هم دادههای زاید که به علت نردیکی سنسورهای یک خوشه به یکدیگر ایجاد میشوند، پیش از ارسال به sinkحذف میگردند. نوع ترکیب دادهها در LEACHثابت نیست و بستگی به کاربرد شبکه سنسور بیسیم دارد. هدف این پروتکل ایجاد توازن در مصرف انرژی در گرهها است. گزینههای کلاسیک مانند DT وMTE تعادل انرژی بین گرهها را تضمین نمیکنند. در DTچون گرهها مستقیماً داده را به sinkارسال میکنند انرژی گرههای دورتر، زودتر تخلیه میشود و در نتیجه زودتر میمیرند. در MTEداده از کم هزینهترین مسیر هدایت میشود. در جایی که معیار هزینه مصرف توان است، چون گرههای نزدیک به sinkعمل انتقال دادههای گرههای دورتر را نیز انجام میدهند، در نتیجه زودتر میمیرند. پس بخش زیادی از محیط در مدت زمان زیادی از عمر شبکه قابل نظارت نخواهد بود. یک راهحل استفاده از پروتکل LEACH است که مصرف انرژی را با خوشهبندی و انتخاب پویای خوشهها توزیع میکند، بدین ترتیب که سنسورها به ناحیههایی تقسیم میشوند که هر ناحیه دارای یک سرخوشه است و پس از اتفاق یک رویداد سنسورهای هر ناحیه، اطلاعات خود را به سرخوشه ارسال میکنند و سرخوشه این اطلاعات را مستقیم به sinkمیرساند (شکل2-3). شکل 2-3 خوشه بندی در شبکه های بیسیم الگوریتم LEACHبه انتخاب شدن سرخوشهها به صورت تصادفی و با یک احتمال ثابت تاکید دارد. (تمام گرهها از احتمالی یکسان برای سرخوشه شدن برخوردارند.) گرهها همگن فرض میشوند (گرهها دارای انرژی اولیه یکسانی هستند). در این الگوریتم سنسورها بهصورت تصادفی در یک ناحیه توزیع میشوند. سنسورها ثابت در نظر گرفته میشوند. انها در گروهها یا خوشههایی دستهبندی میشوند و هر گروه یک سردسته دارد، که هر ناحیه از طریق سرخوشهاش با sinkکه در مرکز شبکه قرار دارد به صورت مستقیم ارتباط برقرار میکند. به این ترتیب هم تعداد ارسال و دریافتها در شبکه کاهش مییابد و هم دادههای زاید که به علت نزدیکی سنسورهای یک خوشه به یکدیگر تولید میشوند حذف میشوند. عملکرد پروتکل از دورههایی متشکل از چندین دور تشکیل شده است. احتمال بهینه سرخوشه شدن گرهها برابر Popt است و ثابت در نظر گرفته میشود. تعداد بهینه خوشه ها بر اساس توزیع مناسب بین تمام سنسورها و کمینه نمودن مصرف انرژی انتخاب میشود. هر دوره از دور تشکیل شده است. در صورتی که گره در دور فعلی سرخوشه شود تا انتهای دوره دیگر سرخوشه نخواهد شد. گره برای سرخوشه شدن یک عدد تصادفی در بازه [0,1] انتخاب و عدد تصادفی موردنظر را با حد استانه مقایسه میکند. در صورتی که عدد انتخابی کوچکتر از حد استانه باشد گره در دور فعلی سرخوشه میشود. اگر سنسور در این دور سرخوشه نشود احتمال سرخوشه شدن خود را افزایش میدهد و این کار را تا زمانی ادامه میدهد که در دور اخر این احتمال به 1 برسد . به این معنی که اگر گره تا دور اخر سرخوشه نشده باشد، حتما در دور اخر سرخوشه خواهد شد. گرههایی که هنوز در دوره فعلی سرخوشه نشده اند متعلق به مجموعه Gهستند ودر هر دور احتمال سرخوشه شدن انها افزایش مییابد.(رابطه2-3) (۳-۲) در این رابطه rمشخص کننده دور فعلی است و مقدار اولیه ان صفر است. انتخاب این رابطه در پروتکلLEACHبه صورتی بوده که گرههایی که اخیرا سرخوشه نبودهاند در دور فعلی سرخوشه شوند؛ زیرا میتوان انتظار داشت که این گرهها نسبت به گرههایی که اخیرا وظیفه سرخوشه بودن را ( که انرژی زیادی مصرف میکند) بر عهده داشته اند، انرژی بیشتری دارند. میتوان انتظار داشت که در هر دور N/Kopt هر گره به طور متوسط یک بار سرخوشه شود. وقتی یک گره سرخوشه میشود، احتمال سرخوشه شدن سنسور تا دوره بعدی صفر شده و احتمال گرههایی که در دور فعلی سرخوشه نشدهاند افزایش مییابد. (2-4) LEACHدارای چهار مرحله عملیاتی پیشنهاد، تشکیل گروه، ایجاد زمانبندی و انتقال داده است، در مرحله پیشنهاد سرخوشه با یک پیام خود را به گرههای دیگر معرفی مینماید. سنسورها از این پیشنهادها، نزدیکترین سرخوشه را انتخاب نموده و درخواست عضویت را برای ان ارسال میکنند. گره سرخوشه یک زمانبندی برای اعضا ایجاد و انرا به سنسورهای عضو ارسال میکند. گرهها در زمانبندی اعلام شده دادههای خود را به سرخوشه ارسال میکنند و سرخوشه با جمعاوری و ترکیب دادهها ان را به sinkارسال میکند. مصرف انرژی گرههای سرخوشه به دلیل جمعاوری اطلاعات گروههای عضو، ترکیب و ارسال داده ترکیب شده به sinkکه در فاصله دورتری قرار دارد بیشتر از گرههای عضو است. با انتخاب تصادفی سرخوشه و در نتیجه چرخش نقش سرخوشه بین گرهها، مصرف انرژی بین انها به خوبی توزیع میشود. مهمترین کاربر LEACHاین است که برای جمعاوری دادهها استفاده میشود و با توجه به اینکه، به جدول مسیریابی سنگین نیازی ندارد دارای سربار پایینی است و یکی از پروتکلهای موفق در نوع خود است. مزیت ناهمگن بودن گرهها (وجود سنسورهایی با انرژی بیشتر) کاهش هزینه توسعه سیستم است؛ زیرا میتوان همین عمل را با افزایش تعداد گرههای همگن در ابتدای کار انجام داد ولی با توجه به این نکته که هزینه افزودن گره جدید بهجای قرار دادن باتری اضافه روی بعضی از سنسورها ده برابر بیشتر است، پس ناهمگن بودن گرهها و استفاده مطلوب از ان میتواند هزینه را بهطور چشمگیری کاهش دهد. اشکالاتی که بر پروتکل LEACHوارد است نیز عبارتند از : هر سنسور در این الگوریتم با تولید یک عدد تصادفی تصمیم میگیرد که سرخوشه باشد یا نباشد. با توجه به انتخاب تصادفی سرخوشهها این احتمال وجود دارد که در برخی از زمانها قسمتی از شبکه سرخوشه نداشته باشد و در قسمت دیگری چگالی سرخوشهها زیاد باشد. در مجموع هیچ قاعده منطقی بر پایه تغییرات توپولوژیکی و انرژی باقیمانده سنسورها وجود ندارد که بر انتخاب شدن گرهها به عنوان سرخوشه تاثیر میگذارد. LEACHتوانسته تنها به نحوی انتخاب سرخوشه را در شبکه میسر سازد. پروتکلهای کلاسیک (همچنین پروتکل LEACH) فرض را بریکسان بودن انرژی گرهها گذاشته و در نتیجه در صورت ناهمگنی گرهها از نظر انرژی، مزایای کامل خود را ارائه نمیکنند. ناهمگنی گرهها دلایل زیادی دارد که میتوان به تنظیم اولیه متفاوت، عملکرد شبکه یا افزودن گرههای جدید به سنسورهای قبلی اشاره نمود. در صورتی که گرهها ناهمگن باشند پروتکل به درستی عملیات مطلوب خود را انجام نمیدهد و به ویژه از زمان مرگ اولین گره، عملکرد شبکه ناپایدار خواهد شد. LEACHفرض میکند که همه گرهها میتوانند با توان کافی برای رسیدن به ایستگاه اصلی درصورت نیاز، انتقال داشته باشند و اینکه هر گره توان محاسباتی برای حمایت پروتکلهای مختلف MACدارد. بنابراین گسترش شبکه به نحوی بزرگ قابل اجرا نیست. همچنین فرض میکند که گرهها داده برای ارسال دارند و گرههایی که نزدیک به هم هستند داده وابسته به هم دارند. معلوم نیست چطور تعداد لیدر از پیش تعیین شده بهصورت یکنواخت در شبکه توزیع میشود. بنابراین این امکان وجود دارد که لیدرهای انتخاب شده در یک بخش از شبکه متمرکز شود. بعضی گرهها ممکن است هیچ لیدری در مجاورت خود نداشته باشند. بهعلاوه، برای رفع این مشکل فکر خوشهبندی پویا سربار ایجاد میکند. 4 لینک به دیدگاه
ارسال های توصیه شده