نسل جوان ایران

فنی مهندسی کامپیوترنرم افزار نرم افزار

ارائه یک روش جدید برای مکانیابی و همزمانسازی توامان در شبکههای حسگر بیسیم زیر آب

ارسال کننده : جناب آقای mahdi jalali
سطح فعالیت : ناشر
ایمیل : njiran1379[@]gmail.com
تاریخ ارسال : ۲۵ مهر ۱۳۹۶
دفعات بازدید : 36
زبان نوشتاری : فارسی
تعداد صفحه : 79
فرمت فایل : word
حجم فایل : 1.51MB

قیمت فایل : 14,000 تومان
خرید فایل

امتیاز مثبت : 0
امتیاز منفی : 0

پایگاه مقاله نسل جوان ایران

با گسترش روزافزون ابزارهای هوشمند کوچک وبا همگرا شدن ارتباطات بیسیم با ابزارهای ریز، امکان پدید آمدن شبکههای کمهزینه و در ابعاد مختلف فراهم شده است، شبکههایی که بتوانند اطلاعات محیطی را برای انسان جمعآوری کنند، شبکههایی که بدون زیرساخت و به سرعت برقرار شده و بتوانند خود را سازماندهی کنند و نیازی به انرژی خارجی نداشته باشند. مهمترین این شبکهها، شبکههای حسگر بیسیم میباشند و هر روزه کاربردها و استفادههای جدیدی در زمینه امور نظامی و غیر نظامی برای این نوع از شبکهها ارائه میشوند و مورد استفاده قرار میگیرند.

شبکه های حسگر بیسیم زیرآب گونه ای از شبکه های حسگر هستند که در محیط زیر آب قرار میگیرند و توسط امواج صوتی با یکدیگر ارتباط دارند. شبکه های حسگر بیسیم در زیرآب برای مقاصدی چون جمع آوری داده های کف آب، نظارت بر آلودگی آبها، نظارت بر محیط ساحل، ناوبری و کاربردهای نظامی نظارت بر محیط به کار برده می شوند[1].

از آنجا که که در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، رسانه انتقال آب است، چالشها و مشکلات خاص خود را دارد که طراحی شبکه را تحت تاثیر قرار میدهند، از جمله این چالشها میتوان به تغییر سرعت صوت با توجه به عمق، دما و شوری آب، تحرک دائمی حسگرها، تاخیر انتشار طولانی و چندمسیری را نام برد. بنابراین پروتکلها و پروتکلها و الگوریتمهای لایههای شبکههای حسگر زمینی برای شبکههای حسگرزیر آب نامناسبند.

تاکنون پروتکلها و الگوریتمهای زیادی به خصوص در زمینه مسیریابی و در زمینه کنترل دسترسی به رسانه از جمله Slotted FAMA ,UWAN-MACو... مطرح شده است [2] [3] [4] که در همه آنها مساله مکانیابی و همزمانسازی حسگرها از اهمیت ویژهای برخوردار است، برای مثال دسترسی چندگانه به وسیله تقسیم زمان (TDMA) از مواردی است که بطور رایج در پروتکلهای دسترسی به رسانه(MAC) استفاده میشود که به همزمانی دقیق میان حسگرها نیازمند است. به عنوان مثالی دیگر از اهمیت همزمانسازی و مکانیابی میتوان به این نکته اشاره کرد که تعداد زیادی از الگوریتمهای مسیریابی به اطلاعات مکانی حسگرها وابسته هستند [5] و [6].

اگرچه سرویسهای همزمانسازی و مکانیابی به هم وابسته هستند، معمولا به صورت مستقل مورد مطالعه قرار گرفتهاند و این به این دلیل است که مکانیابی از نقطه نظر شبکههای رادیویی و پردازش سیگنال [7] و همزمانسازی از نقطهنظر طراحی پروتکل مورد بررسی قرار گرفته اند [8]. در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، مکانیابی بیشتر از طریق زمان دریافت (TOA) و زمان متفاوت دریافت (TDOA) انجام میشود که وابسته به سرویسهای همزمانسازی هستند و در واقع این سرویسها پیشنیاز الگوریتمهای مکانیابی هستند. از طرف دیگر اطلاعات در رابطه با مکان حسگرها چون برای تخمین تاخیر انتشار مورد استفاده قرار میگیرد [9]، کمک فراوانی به همزمانسازی حسگرها میکند. با توجه به این ارتباطات، مکانیابی و همزمانسازی را میتوان در کنار هم انجام داد که انجام این کار دو مزیت بسیار مهم دارد:

  • در یک استراتژی توامان از آنجا تعداد کمتری مبادلات پیام لازم است، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی که از موارد بسیار مهم در شبکههای حسگری زیر آب میباشد خواهیم داشت.
  • یک راهحل توامان میتواند به افزایش صحت در هر دو سرویس کمک کند.

پس با توجه به اهمیت مکانیابی و همزمانسازی که پیشنیاز اکثر پروتکلها و الگوریتمها میباشد و از نیازهای اساسی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب است ضرورت دارد که به این دو موضوع پرداخته شود اما از آنجا که این دو سرویس به یکدیگر وابسته هستند، ارائه یک راهحل که این دو سرویس را با در نظر گرفتن چالشهای خاص محیط زیرآب، درکنار یکدیگر انجام دهد از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد.

. فصل اول: کلیات 1

1-1- مقدمه.............................................................................................................. 2

1-2- تعریف مساله، هدف و ضرورت اجرای طرح پایان نامه................................................ 4

1-3- روش ها و فنون اجرایی طرح پایان نامه.................................................................. 5

1-4- ساختار فصل بندی پایان نامه................................................................................. 6

2. فصل دوم: مروری بر ادبیات تحقیق 7

2-1- مقدمه.............................................................................................................. 8

2-2-آشنایی با شبکه های حسگر بی سیم زیرآب................................................................ 8

2-2-1- اجزای شبکه های حسگر بی سیم زیرآب......................................................... 10

2-2-2- معماری های مختلف شبکه های حسگر بی سیم زیرآب....................................... 11

2-2-3- چالش های شبکه های حسگر بی سیم زیرآب................................................... 14

2-2-4- همزمان سازی ساعت در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب................................. 15

2-2-5- مکان یابی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب................................................ 19

2-3- تخمینگر حداقل مربعات...................................................................................... 26

2-4- مرز پایین کرامر رائو........................................................................................ 28

3. فصل سوم: مروری بر تحقیقات اخیر انجام شده 32

3-1- شبکه های حسگر بی سیم.................................................................................. 33

3-1-1- مکان یابی............................................................................................... 33

3-1-2- همزمان سازی.......................................................................................... 34

3-1-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان................................................ 35

3-2- شبکه های حسگر بی سیم زیرآب......................................................................... 37

3-2-1- مکان یابی............................................................................................... 37

3-2-2- همزمان سازی.......................................................................................... 39

3-2-3- مکان یابی و همزمان سازی به صورت همزمان................................................ 40

4. فصل چهارم: روش پیشنهادی 43

4-1- مقدمه............................................................................................................ 44

4-2- روش پیشنهادی برای انجام همزمان سازی و مکان یابی توامان.................................. 44

4- 2- 1- تنظیمات سیستم و فرضیات........................................................................ 47

4-2-2- فاز اول: مکان یابی اولیه با استفاده از تکنیک TOA........................................ 49

4-2-3- فاز دوم: تدریجی کردن حرکت حسگرها.......................................................... 50

4-2-4- فاز سوم: تخمین اریب زمان سنجی و انحراف.................................................. 51

4-2-5- فاز چهارم: جبران اثر لایه بندی.................................................................... 52

4-2-6- فاز پنجم: مکان یابی همراه با پالایش تکرار..................................................... 55

4-2-7- به کار گیری مرز پایین کرامر رائو برای روش پیشنهاد شده................................ 58

5. فصل پنجم: شبیه سازی و ارزیابی نتایج 59

5-1- مقدمه............................................................................................................ 60

5-2- پارامترها، متریک ها و روش تحلیل...................................................................... 60

5-3- طراحی آزمایش................................................................................................ 61

5-4- شبیه سازی و تحلیل نتایج................................................................................... 61

6. فصل ششم: خلاصه، نتیجه گیری و پیشنهادات آتی 70

6-1- خلاصه........................................................................................................... 71

6-2- نتیجه گیری..................................................................................................... 73

6-3- نوآوری روش ارائه شده.................................................................................... 74

6-4- پیشنهادها....................................................................................................... 74

مراجع 76

پیوست ها 80

با گسترش روزافزون ابزارهای هوشمند کوچک وبا همگرا شدن ارتباطات بیسیم با ابزارهای ریز، امکان پدید آمدن شبکههای کمهزینه و در ابعاد مختلف فراهم شده است، شبکههایی که بتوانند اطلاعات محیطی را برای انسان جمعآوری کنند، شبکههایی که بدون زیرساخت و به سرعت برقرار شده و بتوانند خود را سازماندهی کنند و نیازی به انرژی خارجی نداشته باشند. مهمترین این شبکهها، شبکههای حسگر بیسیم میباشند و هر روزه کاربردها و استفادههای جدیدی در زمینه امور نظامی و غیر نظامی برای این نوع از شبکهها ارائه میشوند و مورد استفاده قرار میگیرند.

شبکه های حسگر بیسیم زیرآب گونه ای از شبکه های حسگر هستند که در محیط زیر آب قرار میگیرند و توسط امواج صوتی با یکدیگر ارتباط دارند. شبکه های حسگر بیسیم در زیرآب برای مقاصدی چون جمع آوری داده های کف آب، نظارت بر آلودگی آبها، نظارت بر محیط ساحل، ناوبری و کاربردهای نظامی نظارت بر محیط به کار برده می شوند[1].

از آنجا که که در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، رسانه انتقال آب است، چالشها و مشکلات خاص خود را دارد که طراحی شبکه را تحت تاثیر قرار میدهند، از جمله این چالشها میتوان به تغییر سرعت صوت با توجه به عمق، دما و شوری آب، تحرک دائمی حسگرها، تاخیر انتشار طولانی و چندمسیری را نام برد. بنابراین پروتکلها و پروتکلها و الگوریتمهای لایههای شبکههای حسگر زمینی برای شبکههای حسگرزیر آب نامناسبند.

تاکنون پروتکلها و الگوریتمهای زیادی به خصوص در زمینه مسیریابی و در زمینه کنترل دسترسی به رسانه از جمله Slotted FAMA ,UWAN-MACو... مطرح شده است [2] [3] [4] که در همه آنها مساله مکانیابی و همزمانسازی حسگرها از اهمیت ویژهای برخوردار است، برای مثال دسترسی چندگانه به وسیله تقسیم زمان (TDMA) از مواردی است که بطور رایج در پروتکلهای دسترسی به رسانه(MAC) استفاده میشود که به همزمانی دقیق میان حسگرها نیازمند است. به عنوان مثالی دیگر از اهمیت همزمانسازی و مکانیابی میتوان به این نکته اشاره کرد که تعداد زیادی از الگوریتمهای مسیریابی به اطلاعات مکانی حسگرها وابسته هستند [5] و [6].

اگرچه سرویسهای همزمانسازی و مکانیابی به هم وابسته هستند، معمولا به صورت مستقل مورد مطالعه قرار گرفتهاند و این به این دلیل است که مکانیابی از نقطه نظر شبکههای رادیویی و پردازش سیگنال [7] و همزمانسازی از نقطهنظر طراحی پروتکل مورد بررسی قرار گرفته اند [8]. در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب، مکانیابی بیشتر از طریق زمان دریافت (TOA) و زمان متفاوت دریافت (TDOA) انجام میشود که وابسته به سرویسهای همزمانسازی هستند و در واقع این سرویسها پیشنیاز الگوریتمهای مکانیابی هستند. از طرف دیگر اطلاعات در رابطه با مکان حسگرها چون برای تخمین تاخیر انتشار مورد استفاده قرار میگیرد [9]، کمک فراوانی به همزمانسازی حسگرها میکند. با توجه به این ارتباطات، مکانیابی و همزمانسازی را میتوان در کنار هم انجام داد که انجام این کار دو مزیت بسیار مهم دارد:

  • در یک استراتژی توامان از آنجا تعداد کمتری مبادلات پیام لازم است، صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی که از موارد بسیار مهم در شبکههای حسگری زیر آب میباشد خواهیم داشت.
  • یک راهحل توامان میتواند به افزایش صحت در هر دو سرویس کمک کند.

پس با توجه به اهمیت مکانیابی و همزمانسازی که پیشنیاز اکثر پروتکلها و الگوریتمها میباشد و از نیازهای اساسی در شبکه های حسگر بی سیم زیرآب است ضرورت دارد که به این دو موضوع پرداخته شود اما از آنجا که این دو سرویس به یکدیگر وابسته هستند، ارائه یک راهحل که این دو سرویس را با در نظر گرفتن چالشهای خاص محیط زیرآب، درکنار یکدیگر انجام دهد از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد.

برای این فایل تا کنون نظری ارسال نشده است

برای ارسال نظر باید عضو سایت باشید

تعداد کاراکتر مجاز:

برچسب های مرتبط


فهرست کتابخانه نسل جوان ایران

تاییدیه های سایت


درگاه بانک ملت

شبکه های اجتماعی نسل جوان ایران


فن آوری های روز دنیا


آرشیو فن آوری های روز دنیا

جدیدترین اخبار سایت


پایگاه خبری نسل جوان ایران

مقالات برتر و منتخب کاربران