اعظم تحقیقات انجام شده در حیطه‌ی شبکه‌های حسگر بی‌سیم به موضوع انرژی اختصاص یافته است. با توجه به اینکه نحوه‌ی انتخاب مسیرها برای ارسال اطلاعات در شبکه‌های حسگر بی‌سیم تأثیر قابل توجهی بر میزان مصرف انرژی شبکه دارد، در این پژوهش سعی بر ارائه‎‌ی راهکاری در زمینه‌ی مسیریابی با هدف افزایش طول عمر شبکه شده است. در این روش با در نظر گرفتن تاریخچه‌ی مصرف انرژی گره‌های ‌حسگر، تعداد همسایگان حسگر ارسال کننده‌ی داده، و فاصله مبدأ تا مقصد ارسال داده(تک گام)، راهکاری ارائه شده است که می‌تواند تأثیر بسیاری بر افزایش عمر شکه داشته باشد. شبیه‌سازی و مقایسه با روش‌های معروف و موفق مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم گویای شایستگی روش پیشنهادی می‌باشد.

کلمات کلیدی: شبکه‌های حسگر بی‌سیم، مسیریابی، الگوریتم PSO، عمر شبکه، محدودیت انرژی


فهرست مطالب
1 مقدمه. 2
1-1 ضرورت مسئله و چالش‌های پروتکل مسیریابی 3
1-1-1 ظرفیت محدود انرژی 4
1-1-2 مختصات مکان گره‌ها 4
1-1-3 محدودیت منابع سخت‌افزاری 4
1-1-4 تعداد زیاد گره و قرار گرفتن تصادفی در محیط 4
1-1-5 ویژگی‌های شبکه و عدم اطمینان محیط فیزیکی 4
1-1-6 افزونگی داده 5
1-1-7 تنوع کاربرد شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 5
1-2 ویژگی‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 5
1-3 ساختار گره‌ حسگر. 7
1-4 قالب پیام. 8
چکیده فصل اول. 9
2 کارهای مرتبط 12
2-1 مقدمه. 12
2-2 انواع پروتکل‌های مسیریابی 12
2-2-1 پروتکلهای مبتنی بر مکان. 13
2-2-2 پروتکلهای داده‌محور. 14
2-2-3 پروتکلهای سلسله مراتبی 15
2-2-4 پروتکلهای مبتنی بر حرکت 17
2-2-5 پروتکلهای مبتنی بر چند مسیر. 18
2-2-6 پروتکلهای مربوط به شبکه‌های ناهمگن 18
2-2-7 پروتکلهای مبتنی بر کیفیت سرویس. 19
2-3 مسیریابی متمرکز و توزیع شده 19
2-3-1 الگوریتمهای مرکزی 19
2-3-2 الگوریتم های توزیع شده 20
2-4 محیط سه بعدی 20
چکیده‌ی فصل دوم. 21
3 الگوریتم پیشنهادی 23
3-1 انواع روش‌های مسیریابی 23
3-2 مفروضات در نظر گرفته شده درشبیه‌سازی 24
3-3 الگوریتم PSO 26
3-4 مراحل الگوریتم پیشنهادی 28
چکیده‌ی فصل سوم. 35
4 شبیه‌سازی و اجرای اگوریتم پیشنهادی 37
4-1نرم‌افزارهای شبیه‌سازی شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 37
4-2 شبه کد الگوریتم PSO 39
4-3 طراحی شبیه ساز شبکه‌های حسگر بی‌سیم. 41
4-4 بسته‌ی داده‌ای 43
4-5 شبه‌کد الگوریتم پیشنهادی 44
خلاصه‌ی فصل چهارم. 46
5 نتایج شبیه‌سازی 48
5-1 مقایسه‌ی عمر شبکه. 49
5-2 مقایسه‌ی نرخ دریافت اطلاعات 53
چکیده‌ی فصل 5. 55
6 نتیجه‌گیری و پیشنهادات 57
6-1خلاصه‌ی بحث 57
6-2 خلاصه‌ی نتایج. 57
6-3 پیشنهادات وکارهای آتی 58
مراجع. 60

فهرست اشکال

شکل 1-1. الگوی انتقال چند به یک در شبکه‌های حسگر بی‌سیم 7
شکل1-2. ساختارگره‌ی حسگر. 8
شکل 2-1. خوشه و سرخوشه در روش های سلسله مراتبی 15
شکل2-2. خوشه‌ها وسر خوشه‌ها در روشECHERP 16
شکل 3-1.نحوه‌ی حرکت ذرات در الگوریتمPSO. 27
شکل3-2. مراحل الگوریتم PSO 28
.شکل 3-3. ساختار لایه‌بندی حسگرهای در دسترس ایستگاه اصلی. 31
شکل4-1. فلوچارت الگوریتم PSO. 40
شکل4-2. شبه کد الگوریتم پیشنهادی. 41
شکل4-3. منوی اصلی شبیه‌ساز طراحی شده 42
شکل4-4. منوی اصلی شبیه‌ساز در لحظه‌ی از بین رفتن اولین حسگر. 43
شکل4-5. شبه کد الگوریتم پیشنهادی 45
شکل5-1. مقایسه الگوریتم پیشنهادی با الگوریتم‌های AODV و LEACH 50
شکل5-2. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی، HEED,APTEEN,PEGASIS 51
شکل5-3. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی و EDOCR 52
شکل5-4. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی و SEEM 53
شکل5-5. مقایسه‌ی الگوریتم پیشنهادی بر اساس نحوه‌ی استفاده از وزنهای رابطه (5). 55
شکل6-1. شبکه‌ی حسگر بی‌سیم. 59


فهرست جداول

جدول 1-1. تعدادی ازگره‌حسگرهای رایج وکاربردآنها 3
جدول2-1. انواع پروتکل‌های مسیریابی درشبکه‌های حسگر بی‌سیم 13
جدول2-2. مقایسه‌ی الگوریتم‌های مسیریابی سلسله مراتبی. 17
جدول4-1. مقایسه‌ی شبیه‌سازهای شبکه‌های حسگربی‌سیم 38
جدول5-1. ضرایب ثابت رابطه‌ی (5) درشرایط مختلف شبکه 48
جدول5-2. مقایسه‌ی نرخ دریافت داده توسط ایستگاه اصلی درالگوریتم‌های مسیریابی 54


1 مقدمه
شبکه ­های حسگر بی­سیم از تعدادی گره­حسگر تشکیل شده است و به طور معمول اندازه­ این گره‌ها کوچک است و ارزان قیمت هستند. تمامی این گره‌ها قابلیت دریافت اطلاعات از محیط اطراف خود را دارند، همچنین می­توانند داده‌های در‌یافت ‌شده از محیط را به سمت گره‌حسگری که در همسایگی آنها قرار دارد بفرستند و یا از آنها دریافت کنند. در این نوع شبکه­ها شعاع انتقال داده‌ها محدود است، همچنین گره‌ها از نظر پردازشی و ذخیره­ی اطلاعات نیز محدودیت دارند. با توجه به محدود بودن انرژی گره‌ها، بیشتر روش های مسیریابی در این نوع شبکه­ها با هدف افزایش طول عمر شبکه مطرح شده ­اند. در این پژوهش یک الگوریتم مسیریابی جدید معرفی می­شود که مهمترین هدف آن افزایش عمر شبکه است.
در بیشتر کاربردهای شبکه ­های حسگر بی­سیم، نحوه­ی قرار گرفتن گره‌ها در محیط فیزیکی به صورت تصادفی است ونقشه‌ی خاص و از پیش تعیین شده‌ای ندارد. گره‌ها پس از قرار گرفتن در محیط به طور خودکار ساختار شبکه­ را تشکیل می­ دهند و برای مدت محدودی به دریافت اطلاعات از محیط