دانلود پایان نامه : الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم

دانلود پایان نامه : الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم

تعداد صفحات: 133

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 6900 تومان

تعداد نمایش: 930 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 17 فوریه 2016

به روز رسانی در: 20 دسامبر 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

6900 تومان – خرید

فهرست مطالب

چکیده 1

مقدمه. 2

فصل اول :شبکه ی حسگر بی سیم. 3

مقدمه. 4

بررسی اجمالی مسائل کلیدی.. 6

انواع شبکه حسگر بی سیم. 11

ساختارهای شبكه حسگر بي سيم. 14

ويژگي‌هاي سخت‌افزاري: 17

کاربردهای شبکه ی حسگر بی سیم. 20

عوامل موثر بر شبکه ی حسگر بی سیم. 26

پشته پروتكلي.. 33

نتیجه گیری بخش… 38

فصل دوم : انواع الگوریتم های خوشه بندی.. 39

مقدمه. 40

بررسی کلی خوشه بندی.. 40

الگوریتم های خوشه بندی سلسله مراتبی.. 40

الگوریتم های خوشه بندی طیفی.. 41

الگوریتم های خوشه بندی مبتنی بر شبکه ی گرید. 42

الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر تراکم. 43

الگوریتم های خوشه بندی پارتیشن بندی.. 43

الگوریتم خوشه بندی ژنتیک k-means برای ترکیب مجموعه داده های عددی و قاطعانه. 44

الگوریتم مقیاس……. 45

الگوریتم k-means هماهنگ.. 46

مقداردهی k-means با استفاده از الگوریتم ژنتیک.. 47

رویکرد مجموع خوشه ها برای داده های ترکیبی………… 48

الگوریتم تکاملی ترکیبی……. 49

اصلاح جهانی الگوریتم k-means 50

الگوریتم ژنتیک k-means سریع. 50

نتیجه گیری بخش… 52

فصل سوم : الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 53

مقدمه. 54

چالش ها در الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 56

فرآیند خوشه بندی.. 58

پروتکل های خوشه بندی موجود. 59

الگوریتم های ابداعی…… 59

طرح های وزنی……. 60

طرح های شبکه ی گرید.     62

طرح های سلسله مراتبی و دیگر طرح ها…… 64

الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون. 73

مدل ناهمگون برای شبکه های حسگر بی سیم…… 73

طبقه بندی ویژگی های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون…… 75

الگوریتم خوشه بندی برای شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون…… 77

نتیجه گیری بخش… 92

 

فصل چهارم: بررسی دو الگوریتم خوشه بندی EECS و A-LEACH.. 93

مقدمه. 94

EECS.. 95

نمای کلی مشکلات.. 95

جزئیات EECS. 97

تحلیل EECS. 103

شبیه سازی.. 107

رویکردهای آینده 112

A-LEACH.. 113

آثار مربوطه. 113

تجزیه و تحلیل انرژی پروتکل ها 115

A-LEACH.. 115

شبیه سازی.. 118

رویکردهای آینده و نتیجه گیری 122

نتیجه گیری.. 123

 

 

چکیده

شبکه های حسگر بی سیم شامل تعدا زیادی از سنسورهای کوچک است که که می توانند یک ابزار قوی برای جمع آوری داده در انواع محیط های داده ای متنوع باشند. داده های جمع آوری شده توسط هر حسگر به ایستگاه اصلی منتقل می شود تا به کاربر نهایی ارائه می شود. يكي از عمده ترين چالشها در اين نوع شبكه ها، محدوديت مصرف انرژي است كه مستقيما طول عمر شبكه حسگر را تحت تأثير قرار مي دهد ، خوشه بندي بعنوان يكي از روشهاي شناخته شده اي است كه بطور گسترده براي مواجه شدن با اين چالش مورد استفاده قرار مي گيرد.

خوشه بندی به شبکه های حسگر بی سیم معرفی شده است چرا که طبق آزمایشات انجام شده ،روشی موثر برای ارائه ی بهتر تجمع داده ها و مقیاس پذیری برای شبکه های حسگر بی سیم بزرگ است. خوشه بندی همچنین منابع انرژی محدود حسگرها را محافظت کرده و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.

 

 

 

 

مقدمه

شبكه هاي حسگر بي سيم كه براي نظارت و كنترل يك محيط خاص مورد استفاده قرار مي گيرند، از تعداد زيادي گره حسگر ارزان قيمت تشكيل شده اند كه به صورت متراكم در يك محيط پراكنده مي شوند. اطلاعات جمع آوري شده بوسيله حسگرها بايد به يك ايستگاه پايه منتقل شوند. در ارسال مستقيم، هر حسگر مستقيماً اطلاعات را به مركز مي فرستد كه به دليل فاصله زيادحسگرها از مركز، انرژي زيادي مصرف مي كنند. در مقابل طراحي هايي كه فواصل ارتباطي را كوتاهتر مي كنند، ميتوانند دوره حيات شبكه را طولاني تر كنند و لذا ارتباط هاي چندگامي در اين گونه شبكه ها مفيدتر و مقرون به صرفه تر از ارتباطهاي تك گامي هستند.اما در ارتباطهاي چندگامي نيز بيشترِ انرژي نودها صرف ايجاد ارتباط با حسگرهاي ديگر ميشود، كه منجر به مصرف زياد انرژي در حسگرها ميگردد.يكي از راه حلهاي اين مشكل، خوشه بندي گرهها است.خوشه بندي كردن به اين صورت است كه شبكه را به تعدادي خوشه هاي مستقل قسمت بندي مي كنيم كه هر كدام يك سر خوشه دارند كه همه اطلاعات را از گره هاي داخل خوشه اش جمع آوري مي كند. سپس اين سرخوشه ها اطلاعات را مستقيماً يا به صورت گام به گام باتعداد گامهاي كمتر و صرفا با استفاده از نودهاي سرخوشه به مركز اصلي ارسال مي كنند. خوشه بندي كردن ميتواند به ميزان زيادي هزينه هاي ارتباطي اكثر گره ها راكاهش دهد.

 

فصل اول :

 

شبکه حسگر بی سیم

 

مقدمه

شبکه های حسگر بی سیم[1] ،بخصوص با گسترش در سیستم های میکروالکترونیکی که توسعه ی هوشمند سنسورها را تسهیل می کند در سال های اخیر در سراسر جهان مورد توجه قرار گرفته است. این سنسورها کوچک هستند با پردازش و منابع محاسباتی محدود و البته در مقایسه با سنسورهای سنتی بسیار ارزان تر هستند .گره های حسگر می توانند اندازه گیری کنند،حس کنندو اطلاعات را از محیط جمع آوری کنندو براساس برخی از فرایندهای تصمیم گیری می توانند داده ی حس شده را به کاربر انتقال دهند. گره های حسگر در واقع ابزارهای کم توانی هستند که مجهز به یک یا چند سنسور ، پردازنده،حافظه،منبع تغذیه ،یک رادیو ویک محرک هستند. ممکن است انواع حسگرهای مکانیکی، حرارتی، بیولوژیکی، شیمیایی، نوری و مغناطیسی برای اندازه گیری ویژگی های محیط به گره حسگر متصل شوند.از آنجایی که گره های حسگر حافظه ی محدودی دارند و به طور معمول در مشکل دسترسی به مکان اعزام می شوند ،یک رادیو برای ارتباطات بی سیم پیاده سازی شده تاداده ها را به ایستگاه اصلی بفرستند. باتری منبع قدرت اصلی در گره ی حسگر است، منبع تغذیه ثانویه نیرو را از محیط دریافت می کند مثل پنل های خورشیدی که ممکن است به گره ای که وابسته به تناسبات محیطی که سنسور در ان مستقر خواهد شد است ،اضافه شود.

اگرچه به نقلي تاريخچه شبکه های حسگر بی سیم به دوران جنگ سرد و ايده اوليه آن به طراحان نظامي صنايع دفاع آمريكا برمیگردد، ولي اين ايده مي توانسته در ذهن طراحان رباتهاي متحرك مستقل يا حتي طراحان شبكه هاي بي سيم موبايل نيز شكل گرفته باشد. به هر حال از آنجا كه اين فن نقطه تلاقي ديدگاه هاي مختلف است تحقق آن مي تواند بستر پياده سازي بسياري از كاربردهاي آينده باشد.

كاربرد فراوان اين نوع شبكه و ارتباط آن با مباحث مختلف مطرح در كامپيوتر و الكترونيك از جمله امنيت شبكه, ارتباط بلادرنگ‌, پردازش صوت و تصوير, داده كاوي, رباتيك ,طراحي خودكار سيستم هاي جاسازي شده[2]ديجيتال و… ميدان وسيعي براي پژوهش محققان با علاقمندي هاي مختلف فراهم نموده است. بسته به نوع کاربرد سنسورهای استفاده شده ، محرکها ممکن است در حسگرها گنجانیده شوند .شبکه ی حسگر بی سیم بطور معمول دارای زیرساخت کم یا بدون زیرساخت است ،به عبارت دیگر این شبکه شامل شماری از گره های حسگر است که برای نظارت بر یک منطقه، به منظور به دست آوردن اطلاعات درمورد محیط با هم همکاری می کنند.

دونوع شبکه ی حسگر بی سیم وجود دارد: ساخت یافته و بدون ساختار

یک شبکه ی حسگر بی سیم بدون ساختار شامل مجموعه ای متراکم از گره های حسگر است که گره های حسگر ممکن است به صورت موردی[3] مستقر شوند. پس از مستقر شدن، شبکه به طور خودکار عمل نظارت و گزارش عملکرد را انجام می دهد .این نکته قابل ذکر است که تعمیر و نگهداری شبکه بدون ساختار مانند مدیریت اتصال و تشخیص خرابی در زمانی که تمام گره ها وجود دارند سخت است.

در شبکه ی حسگر بیسیم ساخت یافته همه یا بعضی از گره های حسگر با یک روش از پیش برنامه ریزی شده مستقر می شوند. شبکه ی ساخت یافته که دارای گره های کمتری است می تواند با هزینه ی مدیریت و تعمیر و نگهداری کمتر مستقر شود.

شبکه های حسگر بی سیم دارای پتانسیل زیادی برای بسیاری ازکاربردها در سناریوهایی مثل ردیابی هدفهای نظامی و نظارت،امدادرسانی به هنگام بروز بلایای طبیعی ،نظارت بر سلامت زیست پزشکی و اکنشافات زیست محیطی خطرناک و حس کردن زمین لرزه و…. هستند …

 

 

12.  تحمل خطا

برخی از گره های حسگر ممکن است خراب شوند و به دلیل فقدان قدرت مسدود شوند که همه ی این ها ناشی ار آسیب فیزیکی یا دخالت های محیطی است. خرابی گره های حسگر روی وظیفه ی کلی سنسورها تاثیر می گذارد،موضوع قابلیت اطمینان و یا تحمل خطاست. تحمل خطا یک توانایی برای حفظ ویژگی های شبکه ی حسگر بدون هیچ وقفه ای با توجه به خرابی گره است . پروتکل ها و الگوریتم ها ممکن است برای رسیدن به سطح تحمل خطای موردنیاز شبکه های حسگر بی سیم طراحی شده باشند .اگر محیطی که گره های حسگر در آن مستقر شده اند تداخل کمی دارد ، پروتکل ها می توانند راحت تر باشند. برای نمونه تحمل خطای موردنیاز برای گره های حسگر مستقر در یک خانه به منظور تعیین رطوبت و سطح دما ، ممکن است به دلیل اینکه این نوع از شبکه های حسگر براحتی نمی توانند آسیب ببینند یا توسط نویز محیط خراب شوند ،کم باشد. از سوی دیگر اگر گره های حسگر میدان مبارزهبرای نظارت و تشخیص مستقر شده باشند پس تحمل خطا باید بالا باشد چرا که داده های حس شده بحرانی هستند و گره های حسگر می توانند توسط اقدامات خصمانه از بین بروند. در نتیجه سطح تحمل خطا به کاربردهای شبکه ی حسگر بی سیم بستگی دارد و طرح ها باید بادر نظر گرفتن این مورد توسعه یابند.

13- عوامل پیش بینی نشده:

یک شبکه حسگر کارانداز تابع تعداد زیادی از عدم قطعیت هاست. عوامل طبیعی غیر قابل پیش بینی مثل سیل، زلزله, مشکلات ناشی از ارتباط بی سیم و اختلالات رادیویی, امکان خرابی هر گره, کالیبره نبودن حسگرها, پویایی ساختار و مسیردهی شبکه, اضافه شدن گره های جدید و حذف گره های قدیمی, جابجایی گره ها بطور کنترل شده یا در اثر عوامل طبیعی و غيره. سؤالی كه مطرح است این است که در این شرایط چگونه میتوان چشم اندازی فراهم کرد که از دیدگاه لایه کاربرد شبکه یک موجودیت قابل اطمینان در مقیاس بزرگ دارای کارایی عملیاتی مشخص و قابل اعتماد باشد. باتوجه به اینکه شبکه های حسگر کارانداز تا حدود زیادی بصورت مرکزی غیر قابل کنترل هستند و بصورت خودکار یا حداقل نیمه خودکار عمل میکنند باید بتوانند با مدیریت مستقل بر مشکلات غلبه کنند. از این رو باید ویژگی های خود بهینه سازی[1] خود سازماندهی[2] و خود درمانی[3] را داشته باشند. اینها از جمله مواردی هستند که بحث در مورد آنها آسان ولی تحقق آن بسیار پیچیده است.

این عوامل مهم هستند ، زیرا آنها به عنوان راهنما برای طراحی یک پروتکل یا الگوریتم برای شبکه ی حسگر بی سیم خدمت کنند،علاوه بر این این عوامل نفوذی می توانند با طرح های مختلف مقایسه شوند.

پشته پروتكلي:

مطابق شكل .6. پشته پروتكلي از يك طرف داراي پنج لايه افقي شامل لايه هاي فيزيكي, پيوند داده, شبكه, انتقال, و كاربرد و از طرفي داراي سه لايه عمودي مديريت توان, مديريت جابجايي, و مديريت وظيفه است. لايه فيزيكي وظيفه اش عمليات مدولاسيون و ارسال و دريافت در سطح پايين مي باشد. لايه كنترل دسترسي رسانه ، بايد قادر باشد با حداقل تصادم بروش پخش همگاني با هر گره همسايه ارتباط برقرار كند. لايه شبكه وظيفه مسيردهي داده هايي كه از لايه انتقال مي آيد را بر عهده دارد. لايه انتقال وظيفة مديريت جريان انتقال بسته ها را در صورت نياز كاربرد, بر عهده دارد. بسته به كاري كه شبكه…

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

 

2 نظر

پاسخ دهید