عنوان : دستیابی به کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی
تعداد صفحات : 220
چکیده
کیفیت
سرویس در شبکه های حسگر بی سیم نسبت به شبکه های سنتی بسیار متفاوت است.
بعضی از پارامترهایی که در ارزیابی کیفیت سرویس در این شبکه ها مورد
استفاده قرار می گیرند عبارتند از: پوشش شبکه, تعداد بهینه نودهای فعال در
شبکه, طول عمر شبکه و میزان مصرف انرژی. در این پایان نامه سه مسئله اساسی
شبکه ها ی حسگر بی سیم مطرح گردیده و با هدف بهبود پارامترهای کیفیت
سرویس، برای این مسائل، راه حلهایی کارا با استفاده از روش هوشمند
آتوماتاهای یادگیرسلولی ارائه شده است. ابتدا مسئله پوشش محیط در شبکه های
حسگر را با استفاده از غیر فعال نمودن نودهای غیر ضروری و فعال نگه داشتن
بهینه نودها حل می گردد، تا در مصرف انرژی صرفه جویی به عمل آمده و عمر
شبکه افزایش یابد. سپس به مسئله خوشه بندی در شبکه حسگر پرداخته شده و با
استفاده از آتوماتاهای یادگیرسلولی, شبکه های حسگر به گونه ای خوشه بندی
می شوند که انرژی به صورت یکنواخت در شبکه بمصرف رسیده وعمر شبکه افزایش
یابد. پس از آن با استفاده از آتوماتاهای یادگیر یک روش تجمیع داده های
محیط حسگری پیشنهاد می گردد که در مصرف انرژی شبکه صرفه جویی به عمل آورده
و عمر شبکه را افزایش می دهد. همه روشهای ارائه شده با استفاده از نرم
افزار J-Sim شبیه سازی گردیده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد
بهتر روشهای پیشنهادی نسبت به روشهای مشابه می باشد.
فهرست مطالب
چکیده
1- مقدمه
1-1-شبکه های حسگر بی سیم
1-1-1- مسائل مطرح در شبکه های حسگر بی سیم
1-1-2- پوشش محیط در شبکه های حسگر بی سیم
1-1-3- خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم
1-1-4- تجمیع داده ها در شبکه های حسگر
1-2-کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم
1-2-1- کیفیت سرویس در شبکه های داده ای سنتی
1-2-2- کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم
1-3-آتوماتای یادگیر
1-3-1- آتوماتای یادگیر
1-3-2- معیارهای رفتار اتوماتای یادگیر
1-3-3- الگوریتمهای یادگیری
1-3-4- آتوماتای یادگیر با عملهای متغیر
1-4-آتوماتای یادگیر سلولی
1-4-1- آتوماتای سلولی
1-4-2- آتوماتای یادگیر سلولی (CLA)
1-4-3- آتوماتای یادگیر سلولی نامنظم (ICLA)
1-5-اهداف پایان نامه و ساختار آن
2- پوشش محیط در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیرسلولی
2-1-مقدمه
2-1-1- اشکال مختلف طراحی
2-2-دسته بندی مسائل پوشش در شبکه های حسگر
2-2-1- پوشش ناحیه ای
2-2-2- پوشش نقطه ای
2-2-3- پوشش مرزی
2-3-روش پوشش CCP
2-3-1- فرضیات مسئله
2-3-2- تشریح روش
2-4-حل مسئله پوشش(k-پوششی ) با استفاده از آتوماتاهای یادگیر
2-4-1- فرضیات و مدل مسئله
2-4-2- روش تشخیص افزونه بودن نود حسگر
2-4-3- شبیه سازی
2-5-جمع بندی
3- خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی
3-1-مقدمه
3-2-کارهای انجام شده
3-2-1- پروتکل خوشه بندی LEACH
3-2-2- پروتکل خوشه بندی HEED
3-3-خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی
3-3-1- روش خوشه بندی پیشنهادی
3-3-2- شبیه سازی
3-4-جمع بندی
4- تجمیع داده ها در شبکه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر
4-1-مقدمه
4-2-کارهای انجام گرفته
4-3-تجمیع داده ها در شبکه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر
4-3-1- بیان مسئله و مفروضات آن
4-3-2- تشریح روش پیشنهادی
4-4-شبیه سازی
4-4-1- آزمایش اول
4-4-2- آزمایش دوم
4-4-3- آزمایش سوم
4-5-جمع بندی
5- نتیجه گیری
6- پیوست اول: شبکه های حسگر بی سیم
6-1-تاریخچه شبکه های حسگر
6-2-ساختار هر گره حسگر
6-2-1- اجزاء درونی یک گره حسگر
6-2-2- محدودیتهای سختافزاری یک گره حسگر
6-3-پشته پروتکلی
6-4-مزایای شبکه های حسگر بیسیم
6-5-کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم
7- پیوست دوم:آتوماتای یادگیرسلولی
7-1-تاریخچه آتوماتای یادگیر
7-2-معیارهای رفتار اتوماتای یادگیر
7-3-آتوماتای یادگیر با عملهای متغیر
7-4-آتوماتای یادگیر تعقیبی
7-5-آتوماتای یادگیر سلولی (CLA)
7-6-آتوماتای یادگیر سلولی باز(OCLA)
7-7-آتوماتای یادگیر سلولی ناهمگام (ACLA)
8- پیوست سوم: شرح نرم افزار J-Sim و پیاده سازی الگوریتمهای پیشنهادی با آن
8-1-مقدمه
8-2-شبیه ساز J-Sim
8-2-1- شبیه سازی شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از J-sim
8-2-2- نصب و اجرا
8-3-پیاده سازی الگوریتم خوشه بندی پیشنهادی
8-4-پیاده سازی الگوریتم پوشش پیشنهادی
8-5-پیاده سازی الگوریتم تجمیع پیشنهادی
9- واژه نامه
مراجع
فهرست شکلها
شکل 1‑2: یک مدل ساده از QoS
شکل 1‑3: نحوه عملکرد پروتکل RSVP
شکل 1‑4 : اتوماتای یادگیر تصادفی
شکل 1‑5: (الف) همسایگی مور – (ب) همسایگی ون نیومن برای اتوماتای سلولی
شکل 1‑6: قانون 54
شکل 1‑7: آتوماتای یادگیر سلولی نامنظم
شکل 2‑11: محاسبه MaxIteration مناسب جهت بدست اوردن پوشش کامل در شبکه
شکل 2‑12 : مقایسه تعداد نودهای فعال در روشهای پوشش با درجه پوشش یک
شکل 2‑13 : مقایسه تعداد نودهای فعال در روشهای پوشش با درجات پوشش 2 و 3
شکل 2‑14 : مقایسه نسبت میانگین انرژی نودهای فعال نسبت به میانگین انرژی نودهای غیرفعال با درجه پوشش یک
شکل 2‑15 : مقایسه نسبت میانگین انرژی نودهای فعال نسبت به میانگین انرژی نودهای غیرفعال با درجه پوشش دو
شکل 2‑16 : مقایسه نسبت میانگین انرژی نودهای فعال نسبت به میانگین انرژی نودهای غیرفعال با درجه پوشش سه
شکل 2‑17 : مقایسه طول عمر شبکه(زمان از بین رفتن اولین نود) در حالتهای مختلف
شکل 2‑18 : مقایسه میزان انرژی مصرفی در الگوریتم پوشش نسبت به کل انرژی مصرفی
شکل 3‑1: ارتباطات تک گامی و چندگامی بدون خوشه بندی
شکل 3‑2: ارتباطات تک گامی و چندگامی با استفاده از خوشه بندی
شکل 3‑3: شبه کد الگوریتم HEED
شکل 3‑4 : مقایسه تعداد خوشه های ایجاد شده در روشهای مختلف خوشه بندی
شکل 3‑5: مقایسه درصد خوشه های خالی ایجاد شده در روشهای مختلف خوشه بندی
شکل 3‑6: مقایسه نرخ میانگین انرژی سرخوشه ها نسبت به میانگین انرژی نودهای معمولی
شکل 3‑7: مقایسه ضریب تغییرات اندازه خوشه ها در روشهای مختلف خوشه بندی
شکل 3‑8: مقایسه طول عمر شبکه در روشهای مختلف خوشه بندی
شکل 4‑1: محیط حسگری با نواحی A تا F و حسگرهای واقع در آنها
شکل 4‑2: حسگرهای H ,F ,G ,E ,C ,A و J در یک ناحیه واقعند و تشکیل یک ائتلاف می دهند
شکل 4‑3: محیط حسگری به 9 ناحیه مختلف با داده های متفاوت تقسیم بندی شده است
شکل 4‑4: محیط حسگری در زمان 250 دقیقه
شکل 4‑5: محیط حسگری در زمان 500 دقیقه
شکل 4‑6: محیط حسگری در زمان 750 دقیقه
شکل 4‑7: مقایسه تعداد کل بسته های دریافتی توسط نود سینک در روشهای مختلف
شکل 4‑8: مقایسه کل انرژی مصرفی توسط نودها در روشهای مختلف
شکل 4‑9: مقایسه طول عمر شبکه در روشهای مختلف تجمیع
شکل 4‑10: مقایسه میزان انرژی مصرفی در الگوریتم تجمیع نسبت به کل انرژی مصرفی
شکل 6‑1 : اجزاء درونی یک گره حسگر
شکل 6‑2 : پشته پروتکلی شبکه های حسگر
شکل 6‑3 : نمونه کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم
شکل 8‑1 : محیط شبکه حسگربی سیم
شکل 8‑2 : مدل یک نود حسگربی سیم
شکل 8‑3 : تنظیم jdk در نرم افزار J-Sim
شکل 8‑4 : اجرای نرم افزار J-Sim
