شکل۲‑۱ معماری پیشنهادی ارتباطات سه لایه ۳۳
شکل۴‑۱یک برش از شبکه ۵۶
شکل ۴‑۲ برشی از شبکه بعد از افزایش رنج مخابراتی ۵۷
شکل ۵‑۱ نمونهای از گراف مسیریابی الگوریتم PBTR 68
شکل ۵‑۲ نمودار میزان طول عمر الگوریتمها در برابر با تعداد گره ها ۷۱
شکل ۵‑۳ نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر تعداد گره ها ۷۲
شکل ۵‑۴ نمودار میزان طول عمر الگوریتم ها در برابر تعداد گره های تولید کننده ترافیک ۷۳
شکل ۵‑۵ نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر تعداد گره های تولیدکننده ترافیک ۷۴
شکل ۵‑۶ نمودار میزان طول عمر الگوریتم ها در برابر نرخ تولید ترافیک توسط گره ها ۷۵
شکل ۵‑۷ نمودار درصد سالم رسیدن بسته های ترافیکی در برابر نرخ نولید ترافیک توسط گره ها ۷۶

جدول ‏۴‑۱ شبه کد ایجاد الگوریتم درخت مسیریابی ۵۵
جدول ‏۴‑۲ شبه کد الگوریتم افزایش توان ارسالی گره ۵۸
جدول ‏۴‑۳ شبه کد الگوریتم نقش گره v به عنوان گره والد ۶۲
جدول ‏۴‑۴ شبه کد الگوریتم نقش گره u به عنوان گره فرزند ۶۳
جدول ‏۵‑۱ پارامترهای شبیهسازی ۶۹

‌
فصل اول
مقدمه

مقدمه

مقیاسپذیری، پوشش، زمان تاخیر، کیفیت سرویس، امنیت و تحرک از نیازهای اصلی شبکههای حسگر بیسیم مورد استفاده در برنامههای مختلف کاربردی، از جمله نظارت بر محیطزیست، امنیت عمومی، مراقبتهای پزشکی و کاربردهای نظامی و صنعتی به شمار میروند. در این برنامههای کاربردی، از حسگر انتظار میرود به صورت خودکار برای مدت زمان طولانی، اعم از هفته یا ماه، کار کند. با این حال، این شبکهها با توجه به منابع محدود باتری موجود در حسگرها از محدودیت طول عمر شبکه رنج میبرند.
در چند سال اخیر روشهای متعددی برای صرفهجویی انرژی در شبکههای حسگر بیسیم پیشنهاد شده است و هنوز هم تحقیقات بسیاری در مورد چگونگی بهینهسازی مصرف انرژی برای شبکههای حسگر بیسیم با منابع انرژی محدود در حال انجام است. در بخش بعدی استانداردهای موجود برای افزایش طول عمر شبکههای حسگر بیسیم را با توجه به ذخیرهسازی انرژی بیان میکنیم.

مکانیزمهای ذخیرهسازی انرژی در شبکههای حسگر بیسیم

در این بخش، مروری بر روی روشهای عمده موجود برای حل مشکل مصرف انرژی در شبکههای حسگر بیسیم که در مقاله [۱] ارائه شده است، انجام میدهیم. یک طبقهبندی از مکانیزمهای پیشنهادی ذخیرهسازی انرژی درشکل۱‑۱به طور خلاصه آورده شده است.
شکل۱‑۱طبقهبندی مکانیزمهای ذخیرهسازی انرژی

بهینهسازی رادیو

تراکنشهای رادیویی در گرههای حسگر بیشترین نقش در تخلیه انرژی باتری را دارند. محققان با توجه به ماهیت ارتباطات بیسیم، برای کاهش اتلاف انرژی در شبکههای حسگر بیسیم روشهایی را مبتنی بر بهینهسازی پارامترهای رادیویی مانند طرحهای مدولاسیون و کدینگ، کنترل توان ارسالی و آنتنهای جهتدار مطرح کردهاند.
الف) بهینهسازی مدولاسیون[۱]: بهینهسازی مدولاسیون با هدف پیدا کردن پارامترهای بهینه مدولاسیون برای به حداقل رساندن انرژی مصرفی رادیو میباشد. پژوهشهای موجود تلاش میکند تا یک تعادلسازی بهینه بین اندازه مجموعه (تعداد کاراکترهایی که استفاده میشود)، نرخ اطلاعات ارسالی (تعداد بیتهای اطلاعات در هر نماد)، زمان ارتباط، فاصله بین گرهها و نویز پیدا کنند [۳,۲].
ب)طرحهای ارتباطات مشارکتی[۲] (چند هاب): به منظور بهبود کیفیت سیگنال دریافت شده با استفاده از همکاری چندین آنتن، که باعث به وجود آمدن یک فرستنده مجازی چند آنتنه[۳] میشوند، ارائه شده است. ایده این طرح برگرفته از این واقعیت است که اطلاعات معمولا با توجه به ماهیت پخش از کانال توسط همسایههای یک گره شنیده میشوند. پژوهشهای زیادی در زمینه مقایسه انرژی مصرفی شبکههای SISO (یک ورودی و یک خروجی[۴]) و شبکههای مجازی MIMO (چند ورودی و چند خروجی[۵]) انجام شده است. نتایج این پژوهشها نشاندهنده صرفهجویی بهتر انرژی و تاخیر انتها به انتهای کمتر در فاصلههای بیشتر از محدوده ارسال گرهها درسیستمهای MIMO حتی با وجود انرژی اضافی سربار مورد نیاز برای راهاندازی این الگوریتمها میباشد [۵,۴].
پ) کنترل توان ارسال[۶]: کنترل توان ارسال (TPC) به منظور افزایش بهرهوری انرژی در لایه فیزیکی با تنظیم توان فرستندههای رادیویی مورد بررسی قرار گرفته شده است. از این رو، یک گره با انرژی باقیمانده بالاتر میتواند توان ارسال خود را افزایش دهد، که این عمل باعث فعال کردن الگوریتم کاهش توان ارسال در گرههای دیگر میشود، در نهایت صرفهجویی انرژی را به همراه دارد. استراتژیTPC نه تنها در انرژی بلکه با کاهش توان ارسال، خطر تداخل را نیز کاهش میدهد. علاوه بر این، گرههای کمتری در ناحیه شنوایی یک گره قرار میگیرند. از سوی دیگر افزایش توان ارسال می توان منجر به توسعه رنج مخابراتی گره شده و تعداد همسایگان آنرا افزایش دهد. این امر میتواند قابلیت توزیع ترافیک را در گرههایی که دارای تعداد همسایه کمی هستند، افزایش داده و منجر به بهبود طول عمر شبکه گردد [۷,۶].