مشخصات

زبان

بانک اطلاعاتی

فایل ها

توضیحات

فایل های شبیه سازی شده در NS2 ، خروجی های به دست آمده ، نمودار ها ، داکیومنت ۸ صفحه ای برای معرفی پروژه و تجزیه و تحلیل نتایج و نمودارها در فایل ورد و فیلم نحوه اجرا و خروجی گرفتن دارد

۱۹۷,۰۰۰ تـــــومان

مطالب مرتبط

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

  • چهارشنبه 10 آذر 1400
  • بازدید ۴۵ نفر

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با NS2

در این بخش پروژه شبیه سازی ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در نرم افزار شبیه ساز NS2 به همراه گزارش کار آماده کرده ایم که در ادامه توضیحاتی از پروژه ارائه شده و فیلم و تصاویر خروجی قرار داده شده است.

خانه هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا (IOT)

یکی از زمینه هایی که اینترنت اشیا (Internet of Things) در آن به سرعت پیشرفت نموده است، خانه هوشمند می باشد. در این باب و با استفاده از حسگرهای مختلف نظیر، حسگر دما، دود، رطوبت، حرکتی و غیره سیستم هایی جهت نظارت و کنترل فضای داخل خانه طراحی و پیاده سازی شده اند. تهویه هوای مسکن برای بشر از زمان های قدیم مسئله مهم و حیاتی بوده است. در خانه های هوشمند (Smart City) کنترل و تنظیم هوای مطبوع با استفاده از مجموعه ای از حسگرها  و تجهیزات قابل اجرا می باشد. سوال اصلی پروژه این است که با کدام پروتکل ارتباطی بین دستگاه ها و حسگر های خانه هوشمند وظایف کنترل و تنظیم هوای مطبوع در خانه هوشمند را به صورت بهینه از نظر قابلیت پیاده سازی، هزینه، انرژی و غیره می توان تعریف و پیاده سازی نمود. به جهت توضیح شفاف تر مساله تهویه هوا در خانه هوشمند شکل زیر آورده شده است. در این کل حسگرها و تجهیزات مختلف را برای نظارت به هوای داخل منزل و ایجاد تغییرات مولفه های آن به منظور فراهم آوردن کیفیت لازم و مطلوب جهت نیل به هوای متبوع، مشاهده می نماییم.

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

این شکل تنها یک شمای کلی و البته خلاصه از یک سیستم تهویه هوای در یک خانه هوشمند (Smart City) می باشد؛ همان طور که مشخص است بستر اصلی این سیستم مبتنی بر مفهوم اینترنت اشیا (IOT) و حسگرها می باشد. اما مسئله اصلی و مورد مطالعه در اینجا بررسی ارتباطات موجود در این شبکه و بین اجزای مختلف آن و حسگرها می باشد. هدف و غایت نهایی یافتن این مهم می باشد که با کدام پروتکل ارتباطی می توان به صورت بهینه ارتباطات سیستمی مانند سیستم فوق را برقرار نمود و قابلیت پیاده سازی به آن بخشید.

سناریوی شبیه سازی

سناریوی شبکه پیشنهادی مبتنی بر تکنولوژی Zigbee و استاندارد ۸۰۲٫۱۵٫۴ می باشد. با توجه به اینکه در شبکه زیگ بی (Zigbee) سنسورهای موجود دارای برد کوتاه و انرژی محدودی می باشند لذا باید راهکاری مناسب جهت برقراری ارتباط بین سنسورها و همچنین انرژی مصرفی آنها در نظر گرفته شود. راهکار پیشنهادی مبتنی برای نحوه چیدمان و ارتباط بین سنسورها، ارسال داده و همچنین در نظر گرفتن انرژی مصرفی آنها می باشد. قبل از ارسال داده در شبکه، سنسورهای موجود با توجه نوع سنسور و کارایی دسته بندی خواهند شد. پس از دسته بندی سنسورها، جهت جمع‌آوری اطلاعات به صورت کاراتر در جهت مصرف انرژی و مدیریت ارتباط سنسورها‌، شبکه ‌های حسگر‌ بیسیم به  خوشه ها تقسیم می شوند. در خوشه های شبکه حسگر بی سیم (WSN) ‌، هر نود حسگر‌، داده های جمع آوری شده  خودش را به سرخوشه‌ خوشه ای که به آن تعلق دارد می فرستد. نودهای سرخو شه مسئول جمع ‌کردن و به هم وصل کردن داده های جمع‌ آوری شده هستند تا آنها را به ایستگاه پایه به وسیله‌ نودهای سرخوشه دیگر ارسال کنند.

پس از جمع آوری داده های سنسورها، سنسور سرخوشه داده ها به یک سنسور دیگر با انرژی نا محدود ارسال می کنند که این سنسور، چاهک نام دارد. وظیفه چاهک دریافت اطلاعات از گره های سرخوشه و ارسال آنها به ایستگاه پایه جهت تصمیم گیری می باشد. برای تشکیل یک خوشه نیاز به یک سرخوشه داریم که با توجه میزان SNR و مرکزیت سنسور انتخاب خواهد شد. با توجه به اینکه سنسورها از توان پایین برای ارسال و دریافت برخوردار هستند و لذا با در نظر گرفتن حساسیت داده های سنسور ها‌‌، سنسوری که بطور متوسط میزان SNR بالاتری از بقیه سنسورها و فاصله تا گره همسایه کمتر از ۲ گام داشته باشد بعنوان سنسور سرخوشه انتخاب خواهد شد.

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

شکل نحوه ارسال داده توسط سنسورها و دریافت داده توسط گره مرکزی در شبکه پیشنهادی

شکل بالا توپولوژی شبکه پیشنهادی را نشان می دهد. همانطور که در شکل مشخص است، سرخوشه ها پس از دریافت داده از سنسورهای مختلف برای کنترل کننده مرکزی یا ایستگاه پایه ارسال می کنند. پس از دریافت داده توسط کنترل کننده، در مورد وضعیت خانه هوشمند تصمیم گیری خواهد کرد.

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

شکل سناریو های خانه هوشمند

شکل بالا سناریوی راهکار پیشنهادی در خانه هوشمند را نشان می دهد. در این شکل سنسورهای مختلف در خوشه های مختلف دسته بندی شده اند. پس خوشه بندی سنسورها ، داده های خود را به نزدیک ترین سرخوشه با که استفاده از راهکار این تحقیق بدست آمده است ارسال خواهد کرد. پس از ارسال به سرخوشه، این سنسور داده های جمع آوری شده را به یک گره با قدرت پردازش و حافظه بالا ارسال می کند. کنترل کننده، با استفاده از داده های جمع آوری شده درباره وضعیت خانه تصمیم گیری می کند.

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

جدول پارامترهای شبیه سازی

تعداد سنسورهای خانه از ۱۰ الی ۳۰۰ حسگر متغیر می باشد که در شکل بالا مشخص است. مدل آنتن استفاده شده omni-antenna می باشد. Transmission range که در جدول پارامتر ها وجود دارد به منظور محدوده انتقال می باشد که حسگرهای این شبیه سازی تا فاصله ۳۰۰ متر می توانند اطلاعات خود را ارسال نمایند. در مسیریابی از پروتکل مسیریابی AODV بهره بردیم که محبوب ترین پروتکل مسیریابی reactive است که برای شبکه های ادهاک موبایل (MANET) و سایر سایر شبکه های بی سیم طراحی شده است. در لایه MAC از پروتکل ۸۰۲٫۱۵٫۴ استفاده شده است. همچنین برای توزیع حسگر های شبیه سازی از روش یکنواخت استفاده شده است. انرژی این حسگرها محدود می باشد و در هر انتقال یا دریافت داده مقداری از انرژی حسگرها کاهش پیدا می کند. مقدار انرژی اولیه حسگر ها را ۱۰ ژول در نظر گرفتیم.

برای مقایسه و ارزیابی سناریوهای شبیه سازی از تعداد حسگرها استفاده شده که سناریوها دارای ۱۰، ۵۰، ۱۰۰، ۱۵۰، ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ حسگر می باشند. در شبیه سازی NS2 زیر برنامه ای به NAM یا Network Animator وجود دارد که با استفاده از آن می توان شکل بصری و واقعی حسگرها و نحوه ارسال اطلاعات آنها را مشاهده نمود. در شکل بالا ۷ سناریو از خانه  هوشمند با حسگرهای متفاوت مشاهده می کنید. پس از اجرای شبیه سازی، دو نوع خروجی می توان مشاهده نمود که خروجی nam و خروجی tr می باشد. خروجی nam که بالا توضیح داده شد. خروجی tr یک فایل متنی می باشد که وابسته به تعداد گره ها، میزان ارسال اطلاعات و مدت زمان شبیه سازی حجم و طول آن متغیر می باشد. از این فایل tr به منظور دریافت و بررسی خروجی های شبیه سازی مانند: مصرف انرژی، تاخیر، گذردهی یا توان عملیاتی و … می توان استفاده نمود.

ارزیابی پروتکل ZigBee در خانه هوشمند برای سنجش هوا با حسگر دما و دود در NS2

شکل خروجی tr

در این پروژه ما با توجه به ۷ سناریوی متفاوت، خروجی های بدست آمده را استخراج و مورد ارزیابی و مقایسه قرار دادیم. به منظور مقایسه با یک مدل خارجی از مقاله پایه استفاده شده است. فاکتورهای مصرفی انرژی و تاخیر بسته های این پروژه با مقاله پایه مقایسه و ارزیابی شده است. مقاله پایه یک روش پیش بینی انرژی در خانه هوشمند و مبتنی بلوتوث پیشنهاد می دهد. روش ارائه شده در آن از یک روش شبکه عصبی هوشمند برای پیش بینی مصرف انرژی در ساعات آینده استفاده می کند. برای شبیه سازی راهکار نیز از شبیه ساز NS2 استفاده کرده است. نتایج حاصل شبیه سازی روش آنها حاکی از بهبود در میانگین تاخیر و هزینه مصرف الکتریکی می باشد. با استفاده شبیه سازی دو روش راهکار پیشنهادی و مقاله پایه را مورد ارزیابی و بررسی قرار دادیم. مقایسه دو راهکار بر مبنای میزان تاخیر و انرژی مصرفی می باشد. برای نامگذاری خروجی ها، از نام P-smarthome برای راهکار پیشنهادی و از نام BluHEM-ANN برای مقاله پایه استفاده شده است.

 


تصویر 1
تصویر 2
تصویر 3
تصویر 4
تصویر 5
تصویر 6
تصویر 7
تصویر 8
باکس دانلود
شناسه:
۶۶۸۹
توضیحات:
فایل های شبیه سازی شده در NS2 ، خروجی های به دست آمده ، نمودار ها ، داکیومنت ۸ صفحه ای برای معرفی پروژه و تجزیه و تحلیل نتایج و نمودارها در فایل ورد و فیلم نحوه اجرا و خروجی گرفتن دارد
قیمت:
۱۹۷,۰۰۰ تـــــومان
ثبت نظر
ریفریش کنید!
نظرات کاربران (۰ مورد)

هیچ نظری ثبت نشده است