چکیده.1
فصل اول: مقدمه 2
1-1 مقدمه 3
1-2 هدف پایان نامه 4
1-3 ساختار پایان ­نامه 4
فصل دوم : معرفی شبکه ­های حسگر بی­سیم 5
2-2 کاربرد های شبکه حسگر بی­سیم 6
2-2-1 مانیتورینگ محیطی 6
2-2-2 کاربردهای نظامی 7
2-2-3 کاربردهای بهداشتی 8
2-2-4 کنترل فرایند صنعتی 8
2-2-5 نظارت و امنیت 9
2-2-6 هوشمندی خانه 9
2-3 دسته بندی شبکه‌های حسگر بی­سیم 9
2-4 معماری شبکه های حسگر بی­سیم 12
2-4-1 واحد حسگر 12
2-4-2 واحد پردازشگر 12
2-4-3 واحد ارتباطات 13
2-4-4 واحد توان 13
2-5 معماری‌های شبکه 13
2-5-1 معماری تخت 14
2-5-2 معماری سلسله مراتبی 15
2-6 اهداف طراحی شبکه 16
2-7 چالش های طراحی شبکه 18
فصل سوم: مروری بر روش های پیشین 20
3-1 انتشار داده­ ها 21
3-1-1روش همه پخشی 21
3-1-2روش شایعه پراکنی 22
3-1-3روش SPIN : 23
3-1-3-1 پیغام‌هایSPIN : 24
3-1-3-2SPIN : یک روش دست تکانی سه مرحله‌ای 24
3-1-4 روش پخش مستیقم 25
3-1-5 پرس و جو تودرتو 26
3-1-6 مقایسه روش انتشار مستقیم باروش SPIN: 27
3-1-7 روش مسیر یابی جغرافیایی (GEAR) : 28
3-1-8 روش انتشار بیرون دهنده 29
3-1-9روش انتشار جذب یک مرحله‌ای 30
3-1-10 روش خوشه­بندی 31
3-2 خوشه­بندی گره­ها 32
3-2-1 معماری‌های شبکه حسگر بی­سیم 32
3-2-1-1 شبکه‌های حسگرهمگون 32
3-2-1-2شبکه‌های حسگر نا همگون 33
3-2-1-3شبکه‌های حسگر ترکیبی 33
3-3ساختارهای خوشه بندی نودها 34
3-3-1 چیدمان نودها با استقرار منظم 36
3-3-2 چیدمان نودها با توزیع تصادفی 36

3-4 مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم 36
3-5 اتصال داده 37
3-5-1 دستیابی چند گانه مبتنی بر تقسیم بندی زمانی TDMA 38
3-5-2 دستیابی چند گانه مبتنی بر تشخیص حامل CSMA 38
3-6 لایه شبکه 38
3-7 سیستم­های فازی در شبکه ­های حسگر بی­سیم 39
3-7-1 مروری بر منطق فازی 39
3-7-1-1 مجموعه­های فازی 40
3-7-1-2 توابع عضویت 41
3-7-1-3 عملگرهای فازی 41
3-7-1-4 قوانین اگر- آنگاه 42
3-7-1-5 سیستم­های استنتاج فازی 42
3-8 الگوریتم LEACH 43
3-8-1 فاز راه انداز 44
3-8-2 فاز حالت پایدار 44
3-9 الگوریتم CHEF 44
3-9-1 انتخاب سرخوشه با بهره گرفتن از منطق فازی 45
3-10 کارهای مرتبط در زمینه تحرک ایستگاه پایه 46
3-11 مروری بر الگوریتم اجتماع ذرات 48
3-11-1 الگوریتم بهینه­سازی اجتماع ذرات 49
3-11-2 عملکرد کلی الگوریتم ذرات 50
3-11-3 محاسبه سرعت هر ذره 50
3-11-4 ضرایب شتاب و اعداد تصادفی 51
3-11-5 انتخاب سرعت ماکزیمم 51

3-11-6 انتخاب اینرسی وزنی 51
فصل چهارم: روش پیشنهادی 53
4-1 شرح مشکل 54
4-2 روش پیشنهادی 54
4-2-1 انتخاب سرخوشه 51
4-2-2 پارامترهای سیستم فازی دوسطحی 56
4-2-3 قوانین فازی 57
4-2-4 تعیین مقدار شانس سرخوش 59
4-2-4-1 گام اول: فازی­سازی 59
4-2-4-2 گام دوم: ارزیابی قوانین 61
4-2-4-3 گام سوم: تجمیع خروجی­ها 62
4-2-4-4 گام چهارم: غیرفازی­سازی 62
4-2-5 مدیریت حرکت ایستگاه پایه 63
فصل پنجم: نتایج شبیه­سازی 64
5-1 محیط شبیه­سازی و پارامترهای مورد استفاده 65
5-1-1 مدل شبکه 65
5-1-2 مدل مصرف انرژی 65
5-2 معیارهای ارزیابی 67
5-3 نتایج شبیه­سازی 68
5-4 نتیجه­گیری 76
5-5 پیشنهادات 76
منابع و مآخذ 77
چکیده انگلیسی


فهرست جداول
عنوان شماره صفحه

جدول 3-1- جدول قوانین فازی مورد استفاده برای انتخاب سرخوشه45
جدول4-1- جدول قوانین فازی مورد استفاده برای انتخاب اولویت سرخوشه (سطح اول).57
جدول4-2- جدول قوانین فازی مورد استفاده برای انتخاب اولویت سرخوشه (سطح دوم) .58
جدول5-1- پارامترهای مورد استفاده67
جدول5-2- طول عمر شبکه با ایستگاه پایه ثابت.68
جدول5-3- طول عمرشبکه 100*100 CHEF70
جدول5-4- طول عمرشبکه 100*100 LEACH 71
جدول5-5- طول عمر شبکه 60*60 الگوریتم اجتماع ذرات75












فهرست نمودارها
عنوان شماره صفحه

نمودار5-1- مقایسه طول عمر شبکه در مسیرهای مختلف69
نمودار5-2- زمان مرگ اولین گره 69
نمودار 5-3- مقایسه طول عمر سینک متحرک و ثابت 70
نمودار 5-4- زمان مرگ اولین گره 71
نمودار 5-5- مقایسه مسیرهای مختلف از نظر طول عمر شبکه 72
نمودار 5-6- زمان تمام شدن انرژی اولین گره 72
نمودار 5-7- مقایسه سینک ثابت و متحرک در سایزهای مختلف شبکه CHEF 73
نمودار 5-8- مقایسه سینک ثابت و متحرک در سایزهای مختلف شبکه LEACH 73
نمودار 5-9- انرژی باقیمانده کل شبکه 74
نمودار 5-10- استفاده از الگوریتم اجتماع ذرات 75

فهرست اشکال
عنوان شماره صفحه

شکل2-1- ساختار گره حسگر 12
شکل2-2- معماری شبکه حسگر 13
شکل2-3- معماری شبکه تک پرشه 14
شکل2-4- معماری شبکه تخت 14
شکل2-5- معماری خوشه­بندی تک پرشه 15
شکل2-6- معماری خوشه­بندی چندپرشه 16
شکل2-7- معماری خوشه­بندی چند لایه 16
شکل3-1- پدیده تصادم 21
شکل3-2- پدیده همپوشانی 22
شکل3-3- شایعه پراکنی 22
شکل3-4- الگوریتم دست­تکانی 25
شکل3-5- توپولوژی شبکه : الف)توپولوژی تخت و ب) توپولوژی سلسله مراتبی 32
شکل3-6- توپولوژی شبکه حسگر ناهمگون 34
شکل 3-7- توپولوژی شبکه حسگر ترکیبی 34
شکل3-8- ساختار خوشه در شبکه‌های سلولی 35
شکل3-9- مقایسه میزان مصرف انرژی در قسمت‌های مختلف گره حسگر 37
شکل3-10- ساختار اصلی سیستم فازی 40
شکل3-11- نحوه عملکرد عملگرها 41
شکل3-12- فلوچارت الگوریتم بهینه­سازی اجتماع ذرات 45
شکل4-1- توابع عضویت برای ورودی انرژی سرخوشه­ها. 59
شکل 4-2- توابع عضویت اعضای خوشه. 60
شکل4-3- توابع عضویت فاصله سرخوشه­ها با ایستگاه پایه .60
شکل4-4- توابع عضویت مرکزیت سرخوشه­ها 61
شکل4-5- توابع عضویت برای خروجی فازی 61
شکل4-6- ارزیابی قوانین 62
شکل4-7- تجمیع قوانین 62
شکل4-8- غیر فازی­سازی 63
شکل5-1- مدل رادیویی 66
شکل5-2- محل استقرار سینک ثابت و متحرک 68













چکیده
با پیشرفت فناوری، محبوبیت شبکه های حسگر بی سیم بیش از پیش شده است. این شبکه ها کاربردهای مختلفی دارند که از جمله آنها می توان به کاربردهای نظارتی،اتوماسیون،کشاورزی و امنیتی اشاره کرد. این گره ها دارای محدودیت های انرژی،پهنای باند،توان پردازشی و حافظه هستند. از این رو کاهش مصرف انرژی، افزایش طول عمر شبکه و مقیاس پذیری چالش های مسیریابی در شبکه های حسگر هستند.الگوریتم های بسیاری برای مسیر یابی در شبکه های حسگر ارائه شده اند. یک دسته از این الگوریتم ها الگوریتم های سلسله مراتبی مبتنی بر خوشه بندی هستند که هدف اصلی آنها کاهش مصرف انرژی ، توزیع انرژی مصرف شده در کل شبکه و افزایش مقیاس پذیری الگوریتم است.در بسیاری از الگوریتم های مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی مشکلاتی وجود دارد که موجب عدم کارایی الگوریتم می شوند. از جمله از این مشکلات عدم آگاهی از سطح انرژی و مکان گره های سربار ناشی از خوشه بندی و فرستادن داده ها از سرخوشه به ایستگاه پایه است. در پروتکل های خوشه بندی سرخوشه انرژی بسیاری را برای ارسال مصرف می کند، چون علاوه بر ارسال داده های خود وظیفه ارسال داده های همسایه خود که جزئی از خوشه می باشند را نیز دارد، که این خود باعث تسریع در کاهش عمر سرخوشه و به طبع آن کاهش طول عمر و انرژی شبکه می­شود. یکی از راه­های بهبود طول عمر شبکه بحث حرکت ایستگاه پایه است. بطور خاص به کارگیری یک ایستگاه پایه متحرک برای جمع آوری داده ها می تواند انرژی مصرفی در میان گره های حسگر را متعادل کند و در نتیجه تا حد زیادی باعث افزایش طول عمر شبکه شود در این رساله الگوریتم جدیدی مبتنی بر مدیریت حرکت ایستگاه پایه بصورت کنترل شده با منطق فازی