عنوان پایان‌نامه
کنترل ساختار شبکه با استفاده از نظریه بهازیها ومفاهیم شبکه های اجتماعی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر -نرم افزار
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2861;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72429
- تاریخ دفاع
- ۲۹ مهر ۱۳۹۴
- دانشجو
- حامد خانمیرزا
- استاد راهنما
- ناصر یزدانی
- چکیده
- در شبکه‌های حسگر چند‌گامه ، حسگرها از طریق باز ارسال بسته‌های همدیگر قادرند بدون محدودیت فاصله جغرافیایی با هم مرتبط شوند. اما در این مدل، گرهها مجبورند انرژی بیشتری را برای باز ارسال بسته‌ها مصرف نمایند. در این میان، بسته به ساختار شبکه و موقعیت هر گره، برخی گرهها بار بیشتری دریافت نموده و بالتبع مصرف انرژی بالاتری نیز خواهند داشت. مصرف انرژی ناعادلانه باعث بروز مسائلی نظیر تقسیم شدن شبکه به بخشهای منفصل و یا ایجاد محدوده‌های غیر قابل نظارت می‌شود. در این رساله، ما مسأله‌ی برقراری توازن در مصرف انرژی را در شبکه‌های حسگرِ همگون و ناهمگون و تحت الگوی ترافیکیِ عمومی همه‌به‌همه مطالعه خواهیم کرد. ما در ابتدا یک مدل مصرف انرژی حساس به بار معرفی خواهیم کرد که مصرف انرژی حسگرها با تخمین بهتری محاسبه میکند. سپس برای تحلیل مسأله و یافتن راه‌حل تقریبی یک بازی غیرهمکارانه‌ی ایجاد استراتژیک شبکه با تابع کارآیی جدید معرفی می‌کنیم و سپس به تحلیل خواص شبکه‌های پایدار جفتی حاصل از بازی خواهیم پرداخت. همچنین ما بصورت تحلیلی ثابت خواهیم کرد که میزان افزایش کل مصرف انرژی در شبکه‌های منتج از این بازی محدود می‌باشد. در نهایت، بر پایه نتایج تحلیل بازیها، الگوریتمهای توزیعی متناسب با دو نوع شبکه ارائه می‌شود. الگوریتمهای ارائه شده در دو قالب سراسری و محلی می‌باشند. در دسته اول فرض بر این است که هر گره اطلاعات کامل و بروزی از کل شبکه در اختیار دارد ولی در دسته دوم فرض شده است که گرهها فقط اطلاعات همسایه‌های خود را تا همسایگی محدود در اختیار دارند. با این فرض الگوریتم های محلی ارائه شده ما براحتی قابل استفاده در شبکه‌های بسیار گسترده حسگر نیز خواهند بود. نتایج شبیه‌سازیهای انجام شده بر روی شبکه‌های یکنواخت و خوشه‌بندی شده با پارامترهای مختلف نشان می‌دهند که الگوریتم های ما قادرند با حداقل افزایش ممکن در مصرف کل انرژی، انصاف بهتری را در مصرف انرژی بین گرههای شبکه ایجاد کنند. واژگان کلیدی: شبکه‌های حسگر،نظریه بازی، ایجاد استراتژیک شبکه، توزیع مصرف انرژی، کنترل ساختار، تعادلهای دوسویه
- Abstract
- In a multi-hop sensor network, sensors rely on other nodes as a relay to communicate with destinations not reachable by one hop. Depending on the topology and nodes’ position, some sensors receive more relaying traffic and lose their energy faster. Such imbalanced energy consumption may create isolated network partitions or unmonitored areas. In this thesis, we study the problem of energy consumption balancing in homogeneous and heterogeneous sensor networks. We propose a new load-aware energy consumption model for sensors which estimates energy consumption of sensors more accurately under any traffic pattern. We model these problems as strategic network formation games with a novel utility function and provide analysis on properties of pairwise stable outcomes. For the first time in this field, we apply bilateral stability models instead of common Nash stability notion. We analytically prove that the energy inefficiency of resultant networks is bounded. Based on the analysis, we propose two set of global and local distributed algorithms for both type of sensor networks. In our global algorithms, nodes have complete knowledge about the entire network, whereas in local algorithms knowledge of nodes is restricted to their k-hop neighborhood. Through simulations on uniform and clustered networks with various node and link densities, effectiveness of our algorithms is presented. Most importantly, we show our 2-hop localized algorithms perform very close to our global algorithms which means our proposed local algorithms are suitable to be used in large sensor networks. Keywords: wireless sensor networks, game theory, bilateral stability, pairwise stability, strategic network formation, energy consumption balancing, topology control
