دانشگاه آزاد اسلامی

واحد علوم و تحقیقات

پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته کامپیوتر- نرم افزار (M.Sc)

موضوع:

دستیابی به کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی

استاد راهنما:

دکتر محمد رضا میبدی

استاد مشاور:

دکتر سعید ستایشی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

چکیده………………………………. 9

1-   مقدمه…………………………….. 10

1-1-   شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 10

1-1-1-    مسائل مطرح در شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 13

1-1-2-    پوشش محیط در شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 15

1-1-3-   خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 16

1-1-4-    تجمیع داده ها در شبکه های حسگر…………………………….. 17

1-2-   کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 18

1-2-1-    کیفیت سرویس در شبکه های داده ای سنتی………………………………. 20

1-2-2-   کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 26

1-3-  آتوماتای یادگیر…………………………….. 29

1-3-1-   آتوماتای یادگیر…………………………….. 31

1-3-2-   معیار‌های رفتار اتوماتای یادگیر…………………………….. 34

1-3-3-   الگوریتمهای یادگیری………………………………. 35

1-3-4-   آتوماتای یادگیر با عملهای متغیر…………………………….. 39

1-4-   آتوماتای یادگیر سلولی……………………………… 40

1-4-1-    آتوماتای سلولی………………………………. 40

1-4-2-   آتوماتای یادگیر سلولی (CLA)……………………………..

1-4-3-   آتوماتای یادگیر سلولی نامنظم (ICLA)……………………………..

1-5-   اهداف پایان نامه و ساختار آن……………………………… 48

2-  پوشش محیط در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیرسلولی…. 50

2-1-   مقدمه……………………………. 50

2-1-1-    اشکال مختلف طراحی………………………………. 51

2-2-  دسته بندی مسائل پوشش در شبکه های حسگر………………. 52

2-2-1-   پوشش ناحیه ای………………………………. 53

2-2-2-   پوشش نقطه ای……………………………. 56

2-2-3-  پوشش مرزی……………………………. 57

2-3-  روش پوشش CCP………………………………

2-3-1-   فرضیات مسئله……………………………… 59

2-3-2-  تشریح روش……………………………. 59

2-4-  حل مسئله پوشش(k-پوششی ) با استفاده از آتوماتاهای یادگیر………….. 61

2-4-1-   فرضیات و مدل مسئله……………………………… 63

2-4-2-   روش تشخیص افزونه بودن نود حسگر…………………………….. 64

2-4-3-  شبیه سازی ……………………………. 72

2-5-  جمع بندی……………………………. 79

3-  خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی….. 80

3-1-  مقدمه……………………………. 80

3-2-  کارهای انجام شده…………………………….. 83

3-2-1-   پروتکل خوشه بندی LEACH………………………………

3-2-2-  پروتکل خوشه بندی HEED………………………………

3-3- خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی….. 93

3-3-1-   روش خوشه بندی پیشنهادی………………………………. 94

3-3-2-  شبیه سازی……………………………. 102

3-4-  جمع بندی …………………………….107

4-  تجمیع داده ها در شبکه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر……. 108

4-1-   مقدمه……………………………. 108

4-2-  کارهای انجام گرفته…………………………….. 109

4-3-  تجمیع داده ها در شبکه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر….. 112

4-3-1-   بیان مسئله و مفروضات آن……………………………… 113

4-3-2-  تشریح روش پیشنهادی………………………………. 115

4-4-  شبیه سازی…………………………….119

4-4-1-   آزمایش اول……………………………. 122

4-4-2-   آزمایش دوم ……………………………. 122

4-4-3-  آزمایش سوم……………………………. 123

4-5-  جمع بندی ……………………………. 125

5-  نتیجه گیری……………………………… 126

6-  پیوست اول: شبکه های حسگر بی سیم……………………………… 127

6-1-   تاریخچه شبکه های حسگر…………………………….. 127

6-2-  ساختار هر گره حسگر…………………………….. 128

6-2-1-   اجزاء درونی یک گره حسگر…………………………….. 128

6-2-2-   محدودیتهای سختافزاری یک گره حسگر…………………………….. 130

6-3-  پشته پروتکلی  ……………………………. 131

6-4-  مزایای شبکه های حسگر بیسیم……………………………… 132

6-5-  کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم……………………………… 134

7-  پیوست دوم:آتوماتای یادگیرسلولی……………………………… 138

7-1-  تاریخچه آتوماتای یادگیر…………………………….. 138

7-2-  معیار‌های رفتار اتوماتای یادگیر…………………………….. 139

7-3- آتوماتای یادگیر با عملهای متغیر…………………………….. 141

7-4-  آتوماتای یادگیر تعقیبی……………………………… 142

7-5-  آتوماتای یادگیر سلولی (CLA)……………………………..

7-6-  آتوماتای یادگیر سلولی باز(OCLA)……………………………..

7-7- آتوماتای یادگیر سلولی ناهمگام (ACLA)……………………………..

8-  پیوست سوم: شرح نرم افزار J-Sim و پیاده سازی الگوریتمهای پیشنهادی با آن…… 155

8-1-  مقدمه ……………………………. 155

8-2-  شبیه ساز J-Sim …………………………….

8-2-1-   شبیه سازی شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از J-sim……………………………….

8-2-2-  نصب و اجرا…………………………….162

8-3- پیاده سازی الگوریتم خوشه بندی پیشنهادی………………… 163

8-4-  پیاده سازی الگوریتم پوشش پیشنهادی…………………….. 185

8-5-  پیاده سازی الگوریتم تجمیع پیشنهادی……………………………… 190

9-  واژه نامه…………………………….. 195

مراجع…………………………….. 199

چکیده:

کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم نسبت به شبکه های سنتی بسیار متفاوت است. بعضی از پارامترهایی که در ارزیابی کیفیت سرویس در این شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: پوشش شبکه, تعداد بهینه نودهای فعال در شبکه, طول عمر شبکه و میزان مصرف انرژی. در این پایان نامه سه مسئله اساسی شبکه ها ی حسگر بی سیم مطرح گردیده و با هدف بهبود پارامترهای کیفیت سرویس، برای این مسائل، راه حلهایی کارا با استفاده از روش هوشمند آتوماتاهای یادگیرسلولی ارائه شده است. ابتدا مسئله پوشش محیط در شبکه های حسگر را با استفاده از غیر فعال نمودن نودهای غیر ضروری و فعال نگه داشتن بهینه نودها حل می گردد، تا در مصرف انرژی صرفه جویی به عمل آمده و عمر شبکه افزایش یابد. سپس به مسئله خوشه بندی در شبکه حسگر پرداخته شده و با استفاده از آتوماتاهای یادگیرسلولی, شبکه های حسگر به گونه ای خوشه بندی می شوند که انرژی به صورت یکنواخت در شبکه بمصرف رسیده وعمر شبکه افزایش یابد. پس از آن با استفاده از آتوماتاهای یادگیر یک روش تجمیع داده های محیط حسگری پیشنهاد می گردد که در مصرف انرژی شبکه صرفه جویی به عمل آورده و عمر شبکه را افزایش می دهد. همه روشهای ارائه شده با استفاده از نرم افزار J-Sim شبیه سازی گردیده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد بهتر روشهای پیشنهادی نسبت به روشهای مشابه می باشد.

1- مقدمه

1-1- شبکه های حسگر بیسیم

شبکه های حسگر بی سیم[1] جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی تواند حضورداشته باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. در یک شبکه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری (اندازه گیری) می کنند و این اطلاعات را درصورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. عملکرد شبکه این است که گزارش پدیده هایی راکه اتفاق می افتد به مشاهده گری بدهد که لازم نیست از ساختار شبکه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط آنها چیزی بداند. این شبکه ها مستقل و خودگردان بوده وبدون دخالت انسان کار می کنند. معمولا تمامی گره­ها همسان می­باشند و عملاً با همکاری با یکدیگر، هدف کلی شبکه را برآورده می‌سازند. هدف اصلی در شبکه­های حسگر بی­سیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین، می­باشد[1, 2]. شبکه­ حسگر بی­سیم نوع خاصی از شبکه­های موردی[2] است. مبحث شبکه های حسگر بی سیم یکی از موضوعات جدید در زمینه مهندسی شبکه و فناوری اطلاعات می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 798