عنوان پایان‌نامه
طراحی و تحلیل شبکه‌های حسگر بی‌سیم با طول عمر بالا بر مبنای هندسه تصادفی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2293;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59175
- تاریخ دفاع
- ۱۳ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- وحید نقشین
- استاد راهنما
- امیر مسعود ربیعی
- چکیده
- پیشرفت های اخیر در سیستم های الکترومکانیک، مخابرات بی سیم و الکترونیک دیجیتال، ساخت و تولید حسگرهای چند منظوره با توان و هزینه کم را امکان پذیر ساخته است. این حسگرها دارای اندازه کوچک و برد ارتباطی کوتاه بوده و مبنای شبکه های مخابراتی جدیدی به نام شبکه های حسگر بی سیم می باشند. در این شبکه ها، گره های حسگر با همیاری یکدیگر جهت حسگری و ارسال تعدادی پارامتر (مانند دما، فشار و … ) به پایگاه داده تلاش می کنند. این نوع شبکه ها اغلب از نوع اقتضایی بوده و از تعداد زیادی گره‌ی حسگر تشکیل شده اند که به صورت تصادفی در یک منطقه با مساحت محدود پخش شده اند. لذا ارزیابی عملکرد اینگونه شبکه ها ابزارها و مدلسازی های خاصی را می طلبد. در سال های اخیر دو نوع ابزار ریاضی بسیار مفید به این منظور به کار گرفته شده اند. این ابزارها عبارتند از هندسه تصادفی و تئوری گراف های تصادفی. از این ابزارها جهت تعیین مشخصه ی نسبت توان سیگنال به نویز به علاوه تداخل، تحت سناریو های مختلف استفاده می شود. در این پروژه ابتدا تابع توزیع تجمعی تداخل ناشی از یک تداخلگر در شبکه های تصادفی با توزیع یکنواخت گره ها در دو محیط هندسی مختلف دایروی و مربعی بدست آمده است. کانال بین هر دو گره به صورت کانال ناکاگامی فیدینگ فرض شده است. علاوه بر این نتایج بدست آمده برای دو الگوی ترافیکی مختلف بازه ای -سنکرون و بازه ای- آسنکرون تعمیم داده شده و باندهای بالا و پایین دقیقی ارائه گردیده است. نتایج شبیه سازی به ازای پارامترهای مختلف شبکه نشان می دهد که در الگوی ترافیکی سنکرون احتمال اینکه توان تداخل از یک مقدار مشخصی کمتر باشد، نسبت به الگوی ترافیکی آسنکرون بیشتر است. سپس به بررسی و ارائه‌ی الگوریتمی جهت انتخاب سرخوشه‌ی مناسب و اختصاص توان بهینه در شبکه های خوشه ای خواهیم پرداخت. نتایج شبیه سازی الگوریتم پیشنهادی به ازای ضرایب تلفات و احتمال قطعی متفاوت نشان داده شده است.
- Abstract
- Recent advances in micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology, wireless communications, and digital electronics have enabled the development of low-cost, low-power, multifunctional sensor nodes. These nodes are small in size and communicate in short distances which are the basis of new data communication networks known as wireless sensor networks. In these networks, the sensor nodes collaborate with each other to transmit the sensing data, e.g., temperature, pressure and etc to a data base. These Ad Hoc networks are formed by many sensor nodes distributed randomly in a region of finite area. Hence, characterizing the network performance mandates new modeling and tools as well. Recently, two new mathematical tools have been used for this purpose, i.e., stochastic geometry and random graph theory. These tools can be used in order to characterize the signal to interference plus noise ratio (SINR) for different scenarios under uncertainty. We determine the cumulative distribution function of interference produced by a single interferer in networks with uniformly and randomly distributed nodes for circular and square-shaped network regions. The channel between any pair of nodes is modeled as Nakagami-m fading channel. Moreover, two traffic patterns namely as slotted-synchronous and slotted-asynchronous are considered and tight upper and lower bounds are obtained for statistical distribution of interference. The numerical results demonstrate that in synchronous traffic pattern the probability that the interference falls below some value is greater than asynchronous traffic pattern. Then cluster-based wireless sensor networks are considered. An efficient algorithm is proposed for cluster head selection and power allocation in cluster-based outage-restricted sensor networks. The numerical results are presented for different outage probabilities and path-loss exponents.
