توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با NS2

در این بخش پروژه شبیه سازی توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در نرم افزار NS2 به همراه فیلم نحوه اجرا و خروجی آماده کردیم که در آن سه فاکتور اصلی برای انتخاب مسیر مدنظر قرار گرفته که شامل انرژی باقی مانده ، عمق و چگالی می باشد. در ادامه به توضیحات مقدماتی مرتبط با موضوع پرداخته و تشریح روش کار به همراه فیلم و تصاویری از خروجی پروژه ارائه شده است.

شبکه های حسگر بی سیم و انتقال اطلاعات آن

یک شبکه حسگر بی سیم از تعداد زیادی گره های حسگر کوچک که دارای قابلیت های پردازشی و مخابراتی محدود هستند، تشکیل می شود. اگرچه گره های حسگر ممکن است سیار باشند، اما بعد از آرایش به صورت ایستا در نظر گرفته می شوند. شبکه های حسگر باید اطلاعات حس شده را پردازش کرده و از طریق حسگرها به یک ایستگاه پایه انتقال دهند. انتقال این اطلاعات باید از طریق مسیریاب ها صورت گیرد. برای برقراری ارتباط بین یک مبدا و مقصد، به مکانیزمی نیاز است تا اهداف اساسی هر پروتکل مسیریابی مانند بیشینه ساختن کارایی شبکه و بهینه کردن هزینه شبکه را با توجه به ظرفیت آن، محقق کند.

مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم

مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم با توجه به ذات این نوع شبکه ها چالش برانگیز بوده و همین نکته این نوع شبکه ها را از سایر شبکه های بی سیم از جمله شبکه های موبایل (Mobile Networks) ، شبکه های سلولی (Cellular Network) ، شبکه های اقتضایی متحرک (MANET – Ad hoc) و شبکه های بین خودرویی ونت (VANET) به دلایل فراوانی متفاوت می کند، که در زیر به چند مورد اشاره می شود:

  • برخلاف شبکه های معمول مخابراتی، در اغلب کاربرد های شبکه حسگر بی سیم، جریان اطلاعات از تعدادی گره حسگر به یک ایستگاه پایه مشخص انتقال خواهد یافت.
  • گره های حسگر به لحاظ منابع انرژی، پردازش و ظرفیت ذخیره اطلاعات بسیار محدود هستند. بنابراین مدیریت صحیح منابع بسیارحائز اهمیت خواهد بود.
  • در اغلب کاربرد ها، گره ها پس از پخش شدن ثابت خواهند بود مگر تعداد اندکی از آنها که ممکن است متحرک باشند.

الگوریتم مسیریابی MintRoute

اکثر پروتکل های مسیریابی، کوتاه ترین مسیر ممکن تا مقصد را جهت بیشینه کردن کارایی شبکه انتخاب می کنند که از بین آنها می توان به الگوریتم حداقل مسیر انتقالی (MintRoute) اشاره کرد. این الگوریتم با انتخاب کوتاهترین مسیر، بازدهی انرژی را در شبکه افزایش می دهد، که این امر بدلیل از بین رفتن سریع توان مصرفی گره ها باعث کاهش طول عمر شبکه می شود.

پروتکل مسیریابی متوازن انرژی (EBRP)

در این پروژه، یک پروتکل مسیریابی متوازن انرژی (EBRP) برای مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم معرفی می شود. از خصوصیات برجسته این پروتکل می توان به توازن مصرف انرژی با استفاده از ترکیب فیلدهای پتانسیل عمق، چگالی انرژی و انرژی باقی مانده اشاره کرد. هدف این پروتکل، هدایت کردن بسته ها به سمت مقصد از مناطقی با چگالی انرژی بالا و محافظت از گره هایی با انرژی پایین است.

پروتکل مسیریابی متوازن انرژی با آشکارسازی و حذف حلقه (EBRP-LDE)

مشکلی که در پروتکل EBRP وجود دارد، حلقه های ایجاد شده در مسیریابی می باشد که ما برای حل این مشکل از یک مکانیزم ارتقا یافته با عنوان پروتکل مسیریابی متوازن انرژی با آشکارسازی و حذف حلقه (EBRP-LDE) استفاده می کنیم. پروتکل توازن انرژی (EBRP-LDE)، توان عملیاتی و نسبت پوشش شبکه را در مقایسه با الگوریتم حداقل مسیر انتقالی (MintRoute) بهبود می دهد. از طرف دیگر از آنجایی که در این پروتکل، عبور همه ترافیک داده ای از گره های نزدیک مقصد صورت می گیرد، باعث سربار مضاعف بر این گره ها و کاهش طول عمر شبکه می شود. الگوریتم پیاده سازی شده در این پروژه که ENBALANCE نام دارد، با تلفیق دو روش ارسال مستقیم و چند پرشه از ترافیک مضاعف گره های مجاور مقصد جلوگیری کرده و باعث افزایش طول عمر شبکه می گردد.

تصاویر خروجی شبیه سازی در محیط NS2

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۲: محیط گرافیکی – اجرای فایل nam

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۳: محیط گرافیکی – اجرای فایل nam

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۴: دستورات در محیط ترمینال برای اجرای پروژه و استخراج نتایج

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۵: دستورات در محیط ترمینال برای استخراج نتایج

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۶: نمودار مقایسه تعادل انرژی در الگوریتم های مختلف

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۷: نمودار مقایسه تعادل طول عمر گره ها در الگوریتم های مختلف

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۸: نمودار مقایسه تعادل در طول عمر گره ها به طور تصادفی در الگوریتم های مختلف

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۹: نمودار مقایسه نرخ تعادل به صورت تصادفی در الگوریتم های مختلف

توازن انرژی در مسیریابی شبکه حسگر بی سیم با پروتکل EBRP در NS2

شکل ۱۰: نمودار مقایسه نرخ تعادل در الگوریتم های مختلف


مشاهده ویدئو در این باره

خوشحال خواهیم شد اگر نظر خودتون رو درباره این مطلب ثبت کنید

خطا!دکمه ریفریش را بزنید