چکیده

کاربرد روز افزون شبکه‌های حسگر بی‌سیم در زندگی انسان گویای اهمیت زیاد این تکنولوژی است. محدودیت انرژی در عناصر تشکیل دهنده‎ی شبکه‌های حسگر بی‌سیم که گره‌حسگرها می‌باشند همواره به عنوان مهمترین چالش پیش روی این تکنولوژی مطرح بوده است و به همین دلیل بخش اعظم تحقیقات انجام شده در حیطه‌ی شبکه‌های حسگر بی‌سیم به موضوع انرژی اختصاص یافته است. با توجه به اینکه نحوه‌ی انتخاب مسیرها برای ارسال اطلاعات در شبکه‌های حسگر بی‌سیم تأثیر قابل توجهی بر میزان مصرف انرژی شبکه دارد، در این پژوهش سعی بر ارایه‎‌ی راهکاری در زمینه‌ی مسیریابی با هدف افزایش طول عمر شبکه شده است. در این روش با در نظر گرفتن تاریخچه‌ی مصرف انرژی گره‌های ‌حسگر، تعداد همسایگان حسگر ارسال کننده‌ی داده، و فاصله مبدأ تا مقصد ارسال داده(تک گام)،  راهکاری ارایه شده است که می‌تواند تأثیر بسیاری بر افزایش عمر شکه داشته باشد. شبیه‌سازی و مقایسه با روش‌های معروف و موفق مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم گویای شایستگی روش پیشنهادی می‌باشد.  

کلمات کلیدی: شبکه‌های حسگر بی‌سیم، مسیریابی، الگوریتم PSO، عمر شبکه، محدودیت انرژی

فهرست مطالب

1  مقدمه. 2

1-1 ضرورت مسئله و چالش‌های پروتکل مسیریابی. 3

1-1-1 ظرفیت محدود انرژی. 4

1-1-2 مختصات مکان گره‌ها. 4

1-1-3 محدودیت منابع سخت‌افزاری. 4

1-1-4 تعداد زیاد گره و قرار گرفتن تصادفی در محیط. 4

1-1-5 ویژگی‌های شبکه و عدم اطمینان محیط فیزیکی. 4

1-1-6 افزونگی داده. 5

1-1-7 تنوع کاربرد شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 5

1-2 ویژگی‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 5

1-3 ساختار گره‌ حسگر. 7

1-4 قالب پیام. 8

چکیده فصل اول.. 9

2 کارهای مرتبط. 12

   2-1 مقدمه. 12

   2-2 انواع پروتکل‌های مسیریابی. 12

2-2-1 پروتکلهای مبتنی بر مکان. 13

2-2-2 پروتکلهای داده‌محور. 14

2-2-3 پروتکلهای سلسله مراتبی. 15

2-2-4 پروتکلهای مبتنی بر حرکت. 17

2-2-5 پروتکلهای مبتنی بر چند مسیر. 18

2-2-6 پروتکلهای مربوط به شبکه‌های ناهمگن. 18

2-2-7 پروتکلهای مبتنی بر کیفیت سرویس. 19

2-3 مسیریابی متمرکز و توزیع شده. 19

2-3-1 الگوریتمهای مرکزی. 19

2-3-2 الگوریتم های توزیع شده. 20

2-4 محیط سه بعدی. 20

چکیده‌ی فصل دوم.. 21

3 الگوریتم پیشنهادی. 23

3-1 انواع روش‌های مسیریابی. 23

3-2 مفروضات در نظر گرفته شده درشبیه‌سازی. 24

3-3 الگوریتم PSO.. 26

3-4 مراحل الگوریتم پیشنهادی. 28

چکیده‌ی فصل سوم.. 35

4 شبیه‌سازی و اجرای اگوریتم پیشنهادی. 37

4-1نرم‌افزارهای شبیه‌سازی شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 37

4-2 شبه کد الگوریتم PSO.. 39

4-3 طراحی شبیه ساز شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 41

4-4 بسته‌ی داده‌ای. 43

4-5 شبه‌کد الگوریتم پیشنهادی. 44

خلاصه‌ی فصل چهارم.. 46

5 نتایج شبیه‌سازی. 48

5-1 مقایسه‌ی عمر شبکه. 49

5-2 مقایسه‌ی نرخ دریافت اطلاعات. 53

چکیده‌ی فصل 5. 55

6 نتیجه‌گیری و پیشنهادات. 57

6-1خلاصه‌ی بحث. 57

6-2 خلاصه‌ی نتایج. 57

6-3 پیشنهادات وکارهای آتی. 58

مراجع.. 60

فهرست اشکال

شکل 1-1. الگوی انتقال چند به یک در شبکه‌های حسگر بی‌سیم 7

شکل1-2. ساختارگره‌ی حسگر............................. 8

شکل 2-1. خوشه و سرخوشه در روشهای سلسله مراتبی...... 15

شکل2-2. خوشه‌ها وسر خوشه‌ها در روشECHERP............. 16

شکل 3-1.نحوه‌ی حرکت ذرات در الگوریتمPSO............. 27

شکل3-2. مراحل الگوریتم PSO.......................... 28

.شکل 3-3. ساختار لایه‌بندی حسگرهای در دسترس ایستگاه اصلی  31

شکل4-1. فلوچارت الگوریتم PSO........................ 40

شکل4-2. شبه کد الگوریتم پیشنهادی................... 41

شکل4-3. منوی اصلی شبیه‌ساز طراحی شده................ 42

شکل4-4. منوی اصلی شبیه‌ساز در لحظه‌ی از بین رفتن اولین حسگر   43

شکل4-5.  شبه کد الگوریتم پیشنهادی.................. 45

شکل5-1. مقایسه الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم‌های AODV و LEACH 50

شکل5-2. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی، HEED,APTEEN,PEGASIS 51

شکل5-3. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی و EDOCR.......... 52

شکل5-4. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی و  SEEM.......... 53

شکل5-5. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی بر اساس نحوه‌ی استفاده از وزنهای رابطه (5)................................... 55

شکل6-1. شبکه‌ی حسگر بی‌سیم........................... 59

فهرست جداول

جدول 1-1. تعدادی ازگره‌حسگرهای رایج وکاربردآنها...... 3

جدول2-1. انواع پروتکل‌های مسیریابی درشبکه‌های حسگر بی‌سیم  13

جدول2-2. مقایسه‌ی الگوریتم‌های مسیریابی سلسله مراتبی. 17

جدول4-1. مقایسه‌ی شبیه‌سازهای شبکه‌های حسگربی‌سیم...... 38

جدول5-1. ضرایب ثابت رابطه‌ی (5) درشرایط مختلف شبکه.. 48

جدول5-2. مقایسه‌ی نرخ دریافت داده توسط ایستگاه اصلی درالگوریتم‌های مسیریابی............................. 54