عنوان پایان‌نامه
افزایش طول عمر در شبکه های حسگر بیسیم از طریق مقابله با مسئله ی حفره ی انرژی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کامپیوتر- آلگوریتم ها و محاسبات
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 48..;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60991
- تاریخ دفاع
- ۱۶ دی ۱۳۹۲
- دانشجو
- بهاره بافنده مایوان
- استاد راهنما
- دارا معظمی
- چکیده
- با افزایش پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه تکنولوژی‌های بیسیم و وسایل محاسباتی کوچک، می‌توان از شبکه‌های حسگر بیسیم به عنوان یک تکنولوژی برتر در بسیاری از کاربردها نام برد. به اقتضای کاربردی که اینگونه شبکه‌ها دارند، در اکثر مواقع گره‌ها از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک ساخته می‌شوند و همین ویژگی محدودیت‌هایی را به وجود خواهد آورد. محدودیت در تامین انرژی، یکی از مهم‌ترین این محدودیت‌ها محسوب می‌شود چراکه عملیات شبکه حسگر را تحت تاثیر خود محدود می‌کند؛ بنابراین استفاده بهینه از انرژی گره‌ها همواره به عنوان یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های موجود در زمینه شبکه‌های حسگر بیسیم مطرح بوده است. ازطرفی در برخی شبکه‌ها مانند شبکه‌های حسگر ایستا با مقیاس بزرگ، طیف وسیعی از گره‌ها در محدوده ارسالی چاهک قرار ندارند و به همین علت برای ارسال داده‌ها به چاهک نیازمند مسیرهای چندگامی (multi-hop rout) هستیم. در این روش حسگرها برای ارسال داده‌های خود به چاهک، از سایر گره‌ها به عنوان گره‌های بازپخش‌کننده استفاده می‌کنند. در این فرآیند گره‌های نزدیک به چاهک، باید داده را از سایر گره‌ها دریافت کرده و آن‌ها را دوباره منتشر کنند دقیقا مثل حالتی که داده را خودشان تولید کرده‌اند؛ بنابراین در این سناریو گره‌های نزدیک به چاهک داده‌های بیشتری را انتقال می‌دهند و در نتیجه زودتر از دیگر گره‌ها انرژی‌شان تخلیه می‌شود. این موضوع موجب مصرف انرژی به صورت نامتقارن در سطح شبکه خواهد شد و نهایتا شبکه توسط یک حفره پیرامون چاهک از کار خواهد افتاد. این مصرف نامتعادل انرژی تحت عنوان مسئله حفره انرژی شناخته شدهاست و تحقیقات نشان می‌دهد که در صورت وقوع مسئله حفره انرژی و با در نظر گرفتن توزیعی نرمال برای گره‌ها، بیش از %90 کل انرژی اولیه گره‌ها غیرقابل استفاده خواهد بود. از آنجایی که اکثر کاربردها به طول عمر نسبتا بالایی نیاز دارند مسئله محدودیت طول عمر، مسئله‌ای حیاتی در گسترش و چینش شبکه‌های حسگر است. به همین دلیل تمهیدات مناسبی برای مقابله با این مشکل باید ارائه شود تا گسترش اینگونه از شبکه‌ها عملی گردد. استراتژی توزیع غیریکنواخت گره‌ها با قراردادن تعداد گره بیشتر در نواحی نزدیک به گره چاهک گام موثری در جهت مقابله با مسئله حفره انرژی محسوب می‌شود. در این پژوهش، با در نظرگرفتن توزیع‌های زمانی و فضایی از وقایع، یک استراتژی جدید برای چینش غیریکنواخت گره‌ها ارائه شدهاست. فرض میکنیم که وقایع در ناحیه مشاهداتی به صورت دو فرآیند مستقل مدل‌سازی شده‌اند، فرآیندی گوسی در بُعد فضایی و فرآیندی پواسنی در بُعد زمانی. از طرفی در شبکه‌های حسگر ایستایی که نیازمند مشاهده مداوم محیط هستند همواره باید تعداد مشخصی از گره‌ها در حالت فعال نگه‌داری شوند تا پاسخگوی نیازمندی‌های شبکه باشند بنابراین در طراحی استراتژی پخش غیریکنواخت گره‌ها، انرژی مورد استفاده در این حالت را نیز مورد توجه قرار داده‌ایم (لازم به ذکر است که گره‌هایی که در حالت فعال هستند ممکن است هیچ دادهای را ارسال و یا دریافت نکنند).
- Abstract
- In a circular multi-hop wireless sensor network (WSN), nodes closer to the sink dissipate energy faster, because they carry heavier traffic loads. Such an uneven power consumption of nodes can cause the entire network to stop functioning properly. This problem is known as "The Energy Hole Problem - EHP" and a number of studies have been performed to mitigate its impact on the lifetime of a WSN. The non-uniform sensor distribution strategy can alleviate this problem well by setting more nodes near the sink. In this thesis we propose a new non-uniform node distribution strategy by considering the spatial and temporal distributions of events. The events in the sensing area are modeled as two independent processes, the Gaussian process on the spatial dimension and the Poisson process on the temporal dimension. Numerical and experimental results presented in the thesis show the feasibility of the proposed method.
