بهینه سازی انرژی و کاهش تأخیر در شبکه های حسگر بی سیم با پروتکل wirelesshart
چکیده
در سال های اخیر در زمین? تدوین استانداردهای مناسب برای شبکه های حسگر بی سیم صنعتی تلاش های بسیاری صورت گرفته که مهم ترین این تلاش ها استاندارد wirelesshart است. این پروتکل جدید برنامه tdma را با روش پرش کانال فرکانسی ترکیب کرده و از یک ساز و کار تخصیص حافظه متمرکز استفاده می کند. در این پایان نامه ابتدا به معرفی شبکه های حسگر بی سیم و بیان محدودیت ها و چالش هایی که این شبکه ها با آن ها رو به رو هستند می پردازیم، سپس پروتکل wirelesshart و لایه های مختلف آن را بررسی می کنیم. در ادامه توضیح مختصری در ارتباط با نرم افزار castalia که یک شبیه ساز مختص شبکه های حسگر بی سیم است، ارائه خواهیم داد. با توجه به این که هدف اصلی شبکه های حسگر بی سیم جمع آوری و ارسال اطلاعات به گره چاهک است، به دلیل عدم دسترسی فیزیکی به گره ها پس از قرار دادن آن ها در محیط، گره های شبکه پس از مصرف انرژی موجود عملاً بدون استفاده شده و از کار می افتند. در نتیجه یکی از مسائل مهم در این شبکه ها تحویل بسته های داده در کوتاه ترین زمان با کمترین میزان مصرف انرژی است. در این پایان نامه روشی پیشنهاد نموده ایم که مدیر شبکه هنگام مسیریابی با در نظر گرفتن تأخیر پیوندها و انرژی باقیمانده گره ها سعی بر انتخاب مسیرهایی دارد که انرژی باقیمانده بیشتری دارند. به عبارت دیگر به دنبال آن هستیم که با تعریف یک تابع هزینه بر حسب توان و تأخیر، بین آن ها با توجه به کاربرد و نیازهای شبکه مصالحه ای برقرار کنیم تا شبکه با وجود کارایی مطلوب دارای طول عمر مناسبی نیز باشد. در این روش ابتدا گراف شبکه با توجه به درجه اهمیت توان مصرفی و تأخیر ساخته می شود، سپس شبکه آغاز به کار می کند و در حین کار جداول مسیریابی گره ها به روز می شوند. نتایج شبیه سازی نشان دهنده این است که در کاربردهایی که طول عمر شبکه برای ما اهمیت دارد، تأخیر رسیدن بسته ها به گره چاهک افزایش می یابد و بلعکس. در نهایت با استفاده از مقادیر مختلف تأخیر و طول عمر به دست آمده از شبیه سازی، یک بازه بهینه برای ضریب اهمیت انرژی به دست آورده ایم.