پروژه مطالعه الگوریتم های خوشه بندی شبکه های حسگر بی سیم پژوهش کامل در حوزه کامپیوتر و IT میباشد و در 4 فصل تنظیم شده است.این پروژه با معرفی شبکه های حسگر بی سیم به بررسی آنها پرداخته است.شما میتوانید فهرست مطالب پروژه را در ادامه مشاهده نمایید.پروژه بصورت فایل قابل ویرایش ورد(WORD) در 75 صفحه برای رشته کامپیوتر و IT در پایین همین صفحه قابل دانلود میباشد. شایسته یادآوری است که پروژه از ابتدا تا پایان ویرایش وتنظیم , سکشن بندی (section) ، نوشتن پاورقی (Footnote) و فهرست گذاری اتوماتیک کامل شده وآماده تحویل یا کپی برداری از مطالب مفید آن است.چکیدهپیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربریهای گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال ان، نظارت و مانیتورینگ و غیره را دارند، موجب پیدایش ایدهای برای ایجاد و گسترش شبکههای موسوم به شبکههای حسگر بیسیم شدهاند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گرههای حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمعاوری اطلاعات از محیط میپردازند. مکان قرار گرفتن گرههای حسگر، لزوماً از قبل تعیینشده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم میاورد که بتوانیم انها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم. خصوصیت دیگر منحصر به فرد شبکههای حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گرههای حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و در صورت استفاده از الگوریتمهای مرتبط، به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز، ابتدا خود پردازشهای اولیه و ساده را روی انها انجام داده و سپس دادههای نیمه پردازش شده را ارسال میکند. با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه میکند. در واقع قدرت شبکههای حسگر بیسیم در توانایی بهکارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادر به سازماندهی هستند و در موارد متعددی چون مسیریابی همزمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند. بدلیل وجود تعداد بسیار زیادی حسگر در شبکه و عدم امکان دسترسی به انها، تعویض و شارژ باتری انها عملی نیست و مصرف بهینه انرژی در این شبکهها از اهمیت بالایی برخوردار است به همین سبب، در طراحی این شبکهها مسئله اساسی، محدود بودن منبع انرژی حسگرهاست و ارائه روشهایی جهت مصرف بهینه انرژی که در نهایت باعث افزایش عمر شبکه شود به شدت مورد نیاز است. پژوهش های قبلی نشان داده است که با خوشهبندی گرههای شبکه، میتوان به کارایی بهتری از انرژی رسید، که به افزایش عمر شبکه منتهی می شود. خوشه ها هر یک شامل یک گره اصلی به نام سرخوشه و تعدادی گره فرعی به نام عضو می باشند. ایجاد کنترل روی تعداد و مکان سرخوشه ها و همچنین اندازه سرخوشه ها در هر دوره از فعالیت شبکه، مسئله را پیچیدهتر می کند. معیار سنجش بر اساس حداقل انرژی مصرف شده گرههای شبکه در طی هر دوره عملیات ارسال داده به ایستگاه اصلی خواهد بود که منجر به ایجاد تعادل در مصرف انرژی سرخوشه ها و در نتیجه طولانیتر شدن عمر شبکه می شود. مقایسه تعداد گرههای زنده، انرژی مصرفی شبکه در این پایان نامه نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از این نظر کارا است.واژه های کلیدی: شبکههای حسگر بیسیم، خوشهبندی، سرخوشه، تعادل انرژی، عمرشبکه ، طراحی الگوریتم ، شبکهفهرست مطالبفصل اول مقدمه1-1 مقدمه. 21-2 تاریخچه. 21-3 انگیزه و تعریف مساله. 3فصل دوم شبکههای حسگر بیسیم2-1 مقدمه. 62-2 کاربرد شبکههای حسگر بیسیم.. 62-3 ساختار گره حسگر بیسیم.. 72-4 ساختار شبکههای حسگر بیسیم.. 82-5 چالشهای پیش رو در شبکههای حسگر بیسیم.. 92-6 روشها و عوامل موثر در کاهش مصرف انرژی.. 102-6-1انواع روشهای کاهش مصرف انرژی.. 102-7 موضوعات موثر در عملکرد شبکههای حسگر بیسیم.. 112-7-1پویایی شبکه. 112-7-2توسعه گره. 122-7-3 ملاحظات انرژی.. 122-7-4مدلهای تحویل داده. 122-7-5توانمندی های گره. 122-7-6تجمیع / ترکیب داده. 132-7-7 ناهمگن بودن گره / لینک... 132-7-8تحمل پذیری خطا132-7-9درجه اتصال.. 132-7-10پوشش.... 142-7-10-1 تقسیم بندی اول.. 142-7-10-1-1تقسیم بندی دوم. 152-7-11کیفیت سرویس.... 172-7-12هزینه تولید. 172-7-13محدودیتهای سخت افزاری.. 172-8 پروتکل های ارتباطی در شبکههای حسگر بی سیم.. 172-9مسیریابی.. 19فصل سوم مروری بر کارهای مرتبط و پیشرفتهای اخیر3-1مقدمه. 253-2شبکههای مسطح.. 253-2-2کنترل تعداد همسایگان.. 263-2-3چند پروتکل معروف در شبکههای مسطح.. 273-2-3-1گراف همسایگی نسبی.. 273-2-3-2 گراف گابریل.. 273-2-3-3ﻣﺜﻠﺚ ﺑﻨﺪﯼ ﺩﻻﻧﯽ.. 283-2-3-4کوچکترین درخت فراگیر محلی 293-2-3-5الگوریتم ناحیه رله و دربرگیری.. 303-2-4الگوریتم کنترل توپولوژی مبتنی بر مخروط 313-2-4-1-1 پروتکل KNEIGH.. 323-3شبکههای سلسله مراتبی با مجموعههای غالب... 323-3-1چند الگوریتم از مدلهای ارائه شده در الگوریتمهای متمرکز. 333-3-1-1-1 ساخت مجموعه غالب با استفاده از درخت پوشا333-3-1-2 متصل کردن مولفههای جدا - یافتن مجموعه غالب غیر متصل.. 353-3-1-3 اطمینان از متصل شدن با استفاده از درخت اشتاینر. 363-3-1-4متصل کردن یک مجموعه غالب... 363-3-1-5دو ابتکار کوچک سازی مجموعههای غالب... 373-3-1-6ابتکار حذف شاخ وبرگ اضافی مبتنی بر موقعیت و درجه. 383-3-1-7 Span. 383-3-1-3خود سازماندهی سلسله مراتبی مبتنی بر نقش.... 393-4 شبکههای سلسله مراتبی خوشهای.. 393-4-1 قانون کلی در ایجاد خوشههای مستقل.. 443-4-2ملاحظات عملکردی در مورد خوشهبندی.. 463-4-3وصل کردن خوشهها به یکدیگر. 463-4-4چند پروتکل معروف در شبکههای سلسله مراتبی خوشهایی.. 473-4-5پروتکل LEACH.. 473-4-5-1الگوریتم پدیدار شونده در تشکیل خوشه. 503-4-6خوشههای چند گامی.. 513-4-7تثبیت اندازه خوشهها با بودجه رشد. 513-4-8لایههای مختلف خوشهبندی.. 523-4-9خوشهبندی غیر فعال.. 533-4-10سایر موارد مربوط به خوشهبندی.. 553-5روشها های برید(ترکیب توپولوژی سلسله مراتبی و کنترل توان)553-5-1 کنترل توان مبتنی بر Pilot553-5-2پروتکل کلاسترپا553-5-3روشهای دیگر صرفه جویی مصرف انرژی.. 563-5-3-1 GAF. 563-5-3-2 ASCENT. 57فصل چهارم نتیجه گیریمنابع.. 62فهرست شکل هاشکل 1 شبکه های حسگر. 2شکل 2کاربرد شبکه های حسگری بیسیم.. 6شکل 3ساختار سیستمی از یک حسگر گره بیسیم.. 7شکل 4 RNG.. 27شکل 5 (a)گراف همسایگی نسبی (b)گراف گابریل.. 28شکل 6 نمودار ورونوی (خطوط نقطهچین) و ﻣﺜﻠﺚ ﺑﻨﺪﯼ ﺩﻻﻧﯽ (خطوط صاف) مربوط به 5 گره. 29شکل 7 نمایش ناحیه رله گره I با گره r بعنوان رله ممکن.. 30شکل 8 نحوه ساختن همسایه برای گره i خارج از ناحیه رله با سایر همسایگان.. 31شکل 9 گرههای سفید هنوز پردازش نشدهاند و گرههای سیاه عضو مجموعه غالب و گرههای خاکستری گرههای تحت سلطههستند خطوط کلفت لبههای درخت هستند.34شکل 10 گراف نمونه که در ان ابتکار حریص یک گامی مبتنی بر عملکرد شکست میخورد. 34شکل11 گراف.. 37شکل12 Span. 39شکل 13 گراف نمونه با حداکثر مجموعه مستقل.. 42شکل 14 مجموعه حداکثر مستقل با همپوشانی و بدون همپوشانی.. 43شکل 15 دو خوشه از طریق دو دروازه توزیع شده به یکدیگر متصل شدهاند. 43شکل 16 یک الگوریتم ابتدایی توزیع شده برای تعیین خوشههای مستقل با استفاده از شناسه گره بعنوان معیار رتبه بندی 45شکل17 سرخوشه ها50شکل 18 رابطه بین حداکثر برد رادیویی Rو طول مربع rدر پروتکل GAF. 57شکل 19 پرتکل ASCENT. 57
پروژه مطالعه الگوریتم های خوشه بندی شبکه های حسگر بی سیم
پروژه مطالعه الگوریتم های خوشه بندی شبکه های حسگر بی سیم پژوهش کامل در حوزه کامپیوتر و IT میباشد و در 4 فصل تنظیم شده است.این پروژه با معرفی شبکه های حسگر بی سیم به بررسی آنها پرداخته است.شما میتوانید فهرست مطالب پروژه را در ادامه مشاهده نمایید.پروژه بصورت فایل قابل ویرایش ورد(WORD) در 75 صفحه برای رشته کامپیوتر و IT در پایین همین صفحه قابل دانلود میباشد. شایسته یادآوری است که پروژه از ابتدا تا پایان ویرایش وتنظیم , سکشن بندی (section) ، نوشتن پاورقی (Footnote) و فهرست گذاری اتوماتیک کامل شده وآماده تحویل یا کپی برداری از مطالب مفید آن است.چکیدهپیشرفتهای اخیر در زمینه الکترونیک و مخابرات بیسیم توانایی طراحی و ساخت حسگرهایی را با توان مصرفی پایین، اندازه کوچک، قیمت مناسب و کاربریهای گوناگون داده است. این حسگرهای کوچک که توانایی انجام اعمالی چون دریافت اطلاعات مختلف محیطی بر اساس نوع حسگر، پردازش و ارسال ان، نظارت و مانیتورینگ و غیره را دارند، موجب پیدایش ایدهای برای ایجاد و گسترش شبکههای موسوم به شبکههای حسگر بیسیم شدهاند. یک شبکه حسگر متشکل از تعداد زیادی گرههای حسگر است که در یک محیط به طور گسترده پخش شده و به جمعاوری اطلاعات از محیط میپردازند. مکان قرار گرفتن گرههای حسگر، لزوماً از قبل تعیینشده و مشخص نیست. چنین خصوصیتی این امکان را فراهم میاورد که بتوانیم انها را در مکانهای خطرناک و یا غیرقابل دسترس رها کنیم. خصوصیت دیگر منحصر به فرد شبکههای حسگر، توانایی همکاری و هماهنگی بین گرههای حسگر است. هر گره حسگر روی برد خود دارای یک پردازشگر است و در صورت استفاده از الگوریتمهای مرتبط، به جای فرستادن تمامی اطلاعات خام به مرکز، ابتدا خود پردازشهای اولیه و ساده را روی انها انجام داده و سپس دادههای نیمه پردازش شده را ارسال میکند. با اینکه هر حسگر به تنهایی توانایی ناچیزی دارد، ترکیب صدها حسگر کوچک امکانات جدیدی را عرضه میکند. در واقع قدرت شبکههای حسگر بیسیم در توانایی بهکارگیری تعداد زیادی گره کوچک است که خود قادر به سازماندهی هستند و در موارد متعددی چون مسیریابی همزمان، نظارت بر شرایط محیطی، نظارت بر سلامت ساختارها یا تجهیزات یک سیستم به کار گرفته شوند. بدلیل وجود تعداد بسیار زیادی حسگر در شبکه و عدم امکان دسترسی به انها، تعویض و شارژ باتری انها عملی نیست و مصرف بهینه انرژی در این شبکهها از اهمیت بالایی برخوردار است به همین سبب، در طراحی این شبکهها مسئله اساسی، محدود بودن منبع انرژی حسگرهاست و ارائه روشهایی جهت مصرف بهینه انرژی که در نهایت باعث افزایش عمر شبکه شود به شدت مورد نیاز است. پژوهش های قبلی نشان داده است که با خوشهبندی گرههای شبکه، میتوان به کارایی بهتری از انرژی رسید، که به افزایش عمر شبکه منتهی می شود. خوشه ها هر یک شامل یک گره اصلی به نام سرخوشه و تعدادی گره فرعی به نام عضو می باشند. ایجاد کنترل روی تعداد و مکان سرخوشه ها و همچنین اندازه سرخوشه ها در هر دوره از فعالیت شبکه، مسئله را پیچیدهتر می کند. معیار سنجش بر اساس حداقل انرژی مصرف شده گرههای شبکه در طی هر دوره عملیات ارسال داده به ایستگاه اصلی خواهد بود که منجر به ایجاد تعادل در مصرف انرژی سرخوشه ها و در نتیجه طولانیتر شدن عمر شبکه می شود. مقایسه تعداد گرههای زنده، انرژی مصرفی شبکه در این پایان نامه نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از این نظر کارا است.واژه های کلیدی: شبکههای حسگر بیسیم، خوشهبندی، سرخوشه، تعادل انرژی، عمرشبکه ، طراحی الگوریتم ، شبکهفهرست مطالبفصل اول مقدمه1-1 مقدمه. 21-2 تاریخچه. 21-3 انگیزه و تعریف مساله. 3فصل دوم شبکههای حسگر بیسیم2-1 مقدمه. 62-2 کاربرد شبکههای حسگر بیسیم.. 62-3 ساختار گره حسگر بیسیم.. 72-4 ساختار شبکههای حسگر بیسیم.. 82-5 چالشهای پیش رو در شبکههای حسگر بیسیم.. 92-6 روشها و عوامل موثر در کاهش مصرف انرژی.. 102-6-1انواع روشهای کاهش مصرف انرژی.. 102-7 موضوعات موثر در عملکرد شبکههای حسگر بیسیم.. 112-7-1پویایی شبکه. 112-7-2توسعه گره. 122-7-3 ملاحظات انرژی.. 122-7-4مدلهای تحویل داده. 122-7-5توانمندی های گره. 122-7-6تجمیع / ترکیب داده. 132-7-7 ناهمگن بودن گره / لینک... 132-7-8تحمل پذیری خطا132-7-9درجه اتصال.. 132-7-10پوشش.... 142-7-10-1 تقسیم بندی اول.. 142-7-10-1-1تقسیم بندی دوم. 152-7-11کیفیت سرویس.... 172-7-12هزینه تولید. 172-7-13محدودیتهای سخت افزاری.. 172-8 پروتکل های ارتباطی در شبکههای حسگر بی سیم.. 172-9مسیریابی.. 19فصل سوم مروری بر کارهای مرتبط و پیشرفتهای اخیر3-1مقدمه. 253-2شبکههای مسطح.. 253-2-2کنترل تعداد همسایگان.. 263-2-3چند پروتکل معروف در شبکههای مسطح.. 273-2-3-1گراف همسایگی نسبی.. 273-2-3-2 گراف گابریل.. 273-2-3-3ﻣﺜﻠﺚ ﺑﻨﺪﯼ ﺩﻻﻧﯽ.. 283-2-3-4کوچکترین درخت فراگیر محلی 293-2-3-5الگوریتم ناحیه رله و دربرگیری.. 303-2-4الگوریتم کنترل توپولوژی مبتنی بر مخروط 313-2-4-1-1 پروتکل KNEIGH.. 323-3شبکههای سلسله مراتبی با مجموعههای غالب... 323-3-1چند الگوریتم از مدلهای ارائه شده در الگوریتمهای متمرکز. 333-3-1-1-1 ساخت مجموعه غالب با استفاده از درخت پوشا333-3-1-2 متصل کردن مولفههای جدا - یافتن مجموعه غالب غیر متصل.. 353-3-1-3 اطمینان از متصل شدن با استفاده از درخت اشتاینر. 363-3-1-4متصل کردن یک مجموعه غالب... 363-3-1-5دو ابتکار کوچک سازی مجموعههای غالب... 373-3-1-6ابتکار حذف شاخ وبرگ اضافی مبتنی بر موقعیت و درجه. 383-3-1-7 Span. 383-3-1-3خود سازماندهی سلسله مراتبی مبتنی بر نقش.... 393-4 شبکههای سلسله مراتبی خوشهای.. 393-4-1 قانون کلی در ایجاد خوشههای مستقل.. 443-4-2ملاحظات عملکردی در مورد خوشهبندی.. 463-4-3وصل کردن خوشهها به یکدیگر. 463-4-4چند پروتکل معروف در شبکههای سلسله مراتبی خوشهایی.. 473-4-5پروتکل LEACH.. 473-4-5-1الگوریتم پدیدار شونده در تشکیل خوشه. 503-4-6خوشههای چند گامی.. 513-4-7تثبیت اندازه خوشهها با بودجه رشد. 513-4-8لایههای مختلف خوشهبندی.. 523-4-9خوشهبندی غیر فعال.. 533-4-10سایر موارد مربوط به خوشهبندی.. 553-5روشها های برید(ترکیب توپولوژی سلسله مراتبی و کنترل توان)553-5-1 کنترل توان مبتنی بر Pilot553-5-2پروتکل کلاسترپا553-5-3روشهای دیگر صرفه جویی مصرف انرژی.. 563-5-3-1 GAF. 563-5-3-2 ASCENT. 57فصل چهارم نتیجه گیریمنابع.. 62فهرست شکل هاشکل 1 شبکه های حسگر. 2شکل 2کاربرد شبکه های حسگری بیسیم.. 6شکل 3ساختار سیستمی از یک حسگر گره بیسیم.. 7شکل 4 RNG.. 27شکل 5 (a)گراف همسایگی نسبی (b)گراف گابریل.. 28شکل 6 نمودار ورونوی (خطوط نقطهچین) و ﻣﺜﻠﺚ ﺑﻨﺪﯼ ﺩﻻﻧﯽ (خطوط صاف) مربوط به 5 گره. 29شکل 7 نمایش ناحیه رله گره I با گره r بعنوان رله ممکن.. 30شکل 8 نحوه ساختن همسایه برای گره i خارج از ناحیه رله با سایر همسایگان.. 31شکل 9 گرههای سفید هنوز پردازش نشدهاند و گرههای سیاه عضو مجموعه غالب و گرههای خاکستری گرههای تحت سلطههستند خطوط کلفت لبههای درخت هستند.34شکل 10 گراف نمونه که در ان ابتکار حریص یک گامی مبتنی بر عملکرد شکست میخورد. 34شکل11 گراف.. 37شکل12 Span. 39شکل 13 گراف نمونه با حداکثر مجموعه مستقل.. 42شکل 14 مجموعه حداکثر مستقل با همپوشانی و بدون همپوشانی.. 43شکل 15 دو خوشه از طریق دو دروازه توزیع شده به یکدیگر متصل شدهاند. 43شکل 16 یک الگوریتم ابتدایی توزیع شده برای تعیین خوشههای مستقل با استفاده از شناسه گره بعنوان معیار رتبه بندی 45شکل17 سرخوشه ها50شکل 18 رابطه بین حداکثر برد رادیویی Rو طول مربع rدر پروتکل GAF. 57شکل 19 پرتکل ASCENT. 57