خاصیت تحمل پذیری خطای الگوریتم های مسیریابی چند مسیره در شبکه های حسگر بی سیم

توضیحات

خاصیت تحمل پذیری خطای الگوریتم های مسیریابی چند مسیره در شبکه های حسگر بی سیم
تعداد صفحات : 120 - قابل ویرایش با نرم افزار ورد
امروزه بحث سيستم­هاي کنترل و نظارت از راه دور يکي از مباحث پر چالش در زمينه علوم الکترونيک و کامپيوتر مي‌باشد. لذا تحقيقات در هر زماني به دنبال راه­حلي مي­باشد تا به شرايط خاص و انتظارات مدنظر ما پاسخ دهد؛ در شرايط و کيفيت کاري يکسان هر چه نسبت هزينه به کارائي پایین‌تر باشد، همان قدرمحبوبيت آن شيوه بالاتر خواهد رفت.
براي آگاهي از تغييرات محيط اطراف و يا وضعيت هر مجموعه نيازمند به يکسري تجهيزات هست، که به عنوان حسگر[1] شناخته مي­شوند و تغييرات مدنظر (تغييرات فيزيکي يا شيميائي) را در قالب يک پاسخ، به منظور اندازه‌گيري ميزان تغييرات و يا وجود آن، بررسی می­نمایند. پس از جمع‌آوري اطلاعات مورد نياز مي‌توان ساير عمليات را بر اساس پاسخ ارائه شده انجام داد [1]و [2].
پیشرفت‌های اخير در زمينه الکترونيک و مخابرات بي‌سيم باعث شدهاست، بتوانيم گره‌هاي حسگر چندکاره، با توان مصرفي پایین و هزينه کم داشته باشيم. این حسگرها از نظر اندازه بسیار کوچک هستند و براي مسافت‌هاکوتاه مي‌توانند با هم ارتباط برقرار کنند. اين گره‌هاي حسگر کوچک طبق نظريه شبکه­هاي حسگر، داراي تجهيزات حس کردن، پردازش داده‌ها و مخابره آن‏ها مي‌باشند. تفاوت اصلي شبکه‌هاي حسگر بی­سیم[2] با ساير شبکه‌ها در ماهيت داده-محورو همچنين منابع انرژي و پردازشي بسيار محدود در آن‌ها است. این تفاوت­ها موجب شده تا روش‌هاي مطرح شده جهت انتقال داده‌ها در ساير شبکه‌ها و حتي شبکه‌هايي که تا حد زيادي ساختاري مشابه شبکه‌هاي حسگر دارند (مانند شبکه‌هاي موردي سيار[3] )، در اين شبکه‌ها قابل استفاده نباشند. روند توسعه اين شبکه‌ها در حدي است که مطمئناً اين شبکه‌ها در آينده نزديک، نقش مهمي را در زندگي روزمره‌ ما ايفا خواهند کرد.
تکنيک‌ها و شيوه‌هاي مورد استفاده در چنين شبکه­هاي وابستگي شديدي به ماهيت کاربرد شبکه دارد. ساختار توپولوژي شبکه، شرايط جوي و محيطي، محدودیت‌ها و ... عوامل موثري در پارامترهاي کارايي و هزينه شبکه مي‌باشند؛ لذا امروزه در سرتاسر دانشگاه­هاي معتبر و مراکز تحقيقاتي کامپيوتري، الکترونيکي و به خصوص مخابراتي، شبکه­هاي حسگر بي­سيم، يک زمينه تحقيقاتي بسيار جذاب و پرطرفدار محسوب مي‌شود. تحقيقات و پيشنهادات زيادي در مباحث مختلف ارائه شده است و همچنان حجم تحقيقات در اين زمينه سير صعودي دارد.
هدف اصلي تمامي اين تلاش­ها و ارائه راهکارها، داشتن سيستمي با شيوه­هاي کنترلي ساده، آسان و با هزينه پایین مي‌باشد. همچنین با پاسخگويي به نيازمندي­هاي ما بتواند در مقابل محدوديت­ها (پهناي باند، انرژي، دخالت‌هاي محيطي، فيدينگ و ... ) ايستادگي کند و شرايط کلي را طبق خواسته‌ها و تمايلات ما (انتقال حجم زياد اطلاعات پر محتوا، بقاء پذيري و طول عمر بالا، هزينه پایین و...) را فراهم سازد؛ لذا محققين جنبه­هاي مختلف را تحليل و بررسي مي­نمايند و سعي مي‌کنند ايده­هاي بهينه و کارا را استخراج کنند. اين ايده­ها مي­توانند از محيط وحش اطرافمان الهام گرفته شده باشد و با استفاده از قوانين رياضي و نظريات تئوري و آماري مي‌توان آن‏ها را تحليل نمود.
در سال­هاي اخير، رشد بسياري را در زمينه شبکه­هاي حسگر بی­سیم [4] شاهد بوده­ايم. شبکه­هاي حسگر شامل تعداد زيادي از گره­هاي[4] حسگر بسيار کوچک مي­باشند که براي جمع­آوري و پردازش اطلاعات محيطي، مورد استفاده قرار مي­گيرند. بر خلاف شبکه­هاي موردي که شايد در نگاه اول بسيار شبيه به شبکه­هاي حسگر به نظر بيايند، گره­ها در شبکه­هاي حسگر، معمولاً فاقد آدرس­هاي منحصر به فرد مي­باشند و آنچه بيشتر در اين شبکه­ها حائز اهميت است، اطلاعات جمع­آوري شده توسط حسگر­هاي شبکه است. همچنين به دليل عدم دسترسي به گره­ها پس از فرآيند پراکندن آن‏ها در محيط، گره­هاي شبکه پس از مصرف انرژي موجود، عملاً بدون استفاده شده و خواهند مرد. بنابراین مسئله انرژي و بهينه­سازي مصرف آن، يکي از چالش­هاي مطرح در اين شبکه­هاست و کارهاي زيادي هم در سال­هاي اخير در اين مورد صورت گرفته است.
فهرست
فصل 1 مقدمه‌ای بر شبکه‌های حسگر بی‌سیم
1-1مقدمه
1-2کاربردها و مزاياي استفاده از شبکه‌های حسگر
1-3محدودیت‌های سخت افزاري يک گره حسگر
1-4معماري شبکه‌های حسگر
1-5معماري ارتباطي درشبکه‌های حسگر
1-6اجزاي سخت افزاري
1-6-1کنترلر یا واحد پردازنده مرکزي (CPU)
1-6-2فرستنده گیرنده رادیویی
1-6-3حافظه جانبي
1-6-4انواع حسگر‌ها
1-6-5منبع تغذيه
1-6-6باطري‌ها و سلول‌های خورشيدي
1-7اجزاي نرم افزاري
1-7-1سيستم عامل Tiny OS
1-8خلاصه
فصل 2 تعریف مسئله
2-1دسترس پذیری
2-2دلایل وجود خطا در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
2-3دلایل نیاز به یک پروتکل با قابلیت تحمل پذیری خطا در شبکه‌های حسگر بی‌سیم نسبت به شبکه‌های دیگر
2-4طبقه‌بندی تکنیک‌های قابلیت تحمل پذیری خطا
2-5مسیریابی چند مسیره
2-5-1مسیرهای مستقل
2-5-2مسیرهای شبه متمایز
2-6قابلیت اطمینان
2-7نتیجه‌گیری و هدف کلی
فصل 3 مروری بر کارهای مرتبط و پروتکل‌های مسیریابی
3-1روش انتشار هدايت شده
3-1-1دسته خصوصیت‌ها
3-1-2روش انتشار جذب يک مرحله‌ای
3-2کاربرد کدینگ در مسیریابی چند مسیره برای افزایش تحمل پذیری خطا
3-2-1Erasure coding
3-3چالش‌های مختلف در مسیریابی چند مسیره برای افزایش قابلیت اطمینان
3-3-1چالش بین سربار ترافیک و مسیریابی چند مسیره
3-3-2چالش‌های بین مصرف انرژی و قابلیت اطمینان
3-3-3محاسبه قابلیت اطمینان در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
فصل 4 پروتکل پیشنهادی LOMDD
4-1مقدمه
4-2نحوه عملکرد پروتکل پیشنهادیLOMDD
4-2-1فاز اول : انتشار علاقه‌مندی‌ها
4-2-2فاز دوم : انتشار بسته‌های اکتشافی
4-2-3فاز سوم : ارسال داده‌های تقویتی
4-2-4فاز چهارم: ارسال داده‌ها و تعویض مسیرها
4-3نحوه پیاده سازی و ارزیابی
4-3-1بستر پیاده سازی
4-3-2سناریوهای شبیه سازی
4-4بررسی نتایج شبیه سازی
4-4-1سربار بسته‌های اکتشافی
4-4-2میانگین تعداد بسته‌های دریافتی در هر لحظه توسط چاهک
4-4-3قابلیت اطمینان
4-4-4سربار بسته‌های غیر داده
4-5خلاصه
فصل 5 پیشنهاد یک راهکار برای تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از دیاگرام تصمیم‌گیری دودویی مرتب شده
5-1مقدمه
5-2دیاگرام تصمیم گیری دودویی مرتب شده
5-2-1درخت تصمیم گیری دودویی
5-2-2نمودار تصمیم‌گیری دودویی
5-2-3نمودار تصمیم گیری دودویی مرتب شده (OBDD)
5-3تحلیل و تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از یک راهکار پیشنهاد شده مبتنی بر OBDD
5-3-1قابلیت اطمینان
5-3-2نمادهای استفاده شده در راهکار پیشنهاد شده
5-3-3نحوه عملکرد راهکار پیشنهاد شده
5-4خلاصه
فصل 6 پیشنهاد یک پروتکل چند مسیره تطبیقی برای اقناع قابلیت اطمینان
6-1مقدمه
6-2پروتکل چند مسیره تطبیقی پیشنهادی برای اقناع قابلیت اطمینان
6-2-1تنظیمات اولیه
6-2-2تعاریف
6-2-3نحوه تصمیم گیری چاهک
6-2-4.. نحوه انتخاب مسیر هنگام افزایش یا کاهش مسیرها
6-3نحوه پیاده سازی و ارزیابی
6-3-1سناریوهای شبیه سازی
6-3-2مدل خطا
6-3-3مقایسه
6-3-4محاسبه قابلیت اطمینان
6-3-5محاسبهمیانگین تعداد مسیرهای استفاده شده
6-3-6محاسبه سربار
6-3-7محاسبه انرژی مصرف شده
6-4نتایج شبیه سازی
6-4-1قابلیت اطمینان
6-4-2تعداد میانگین مسیرها
6-4-3سربار شبکه
6-4-4انرژی مصرف شده
6-5خلاصه
فصل 7 جمع بندی و نتیجه‌گیری
7-1پروتکل چند مسیره LOMDD
7-2راهکاری برای تخمین قابلیت اطمینان با استفاده از دیاگرام تصمیم‌گیری دودوییمرتب شده
7-3.. پروتکل چند مسیره تطبیقی برای اقناع قابلیت اطمینان
7-4کارهای آتی
7-4-1گسترش LOMDDبرای توزیع بار در میان مسیرهای موجود
7-4-2گسترش LOMDDبرای توزیع بار در میان مسیرهای موجود با استفاده از کدینگ
7-4-3بهینه سازی مسئله اقناع قابلیت اطمینان
فهرست منابع و مآخذ
ضمیمه
تعداد صفحات : 120 - قابل ویرایش با نرم افزار ورد