1.   مشاوره و انجام پروپوزال برای پایان نامه ، مشاوره در زمینه ارائه سمینار، 
       مشاوره و انجام مقاله های بین المللی و داخلی، 
       مشاوره و انجام مقاله در مجله های علمی پژوهشی معتبر، 
        مشاوره و آموزش شبیه سازی شبکه توسط شبیه ساز آکادمیک 2-NS، 
         مشاوره و آموزش شبیه سازهای ترافیک شهری از قبیل  SUMO، ONE، و ...
          کمک به دانشجویان برای پیاده سازی ایده ها و مقالات خود با شبیه سازهای
               OPNET ، MATLAB ، JSIM و OMNET++
     
    
                 شماره تماس :
                         حسین رنجبران:    09101607834   
                                          
    
                  ساعات تماس: 
                                      ۸ الی ۲۰
                         
                   ایمیل:
                         hossein.ranjbaran.it@gmail.com
                        
           
    

پروتکل های SPIN، LEACH، LEACH-C، PEGASIS ،H-PEGASIS، TEEN، APTEEN،GEAR

شروع موضوع توسط AdMiN ‏9/5/14 در انجمن شبکه

وضعیت موضوع:
You must be a logged-in, registered member of this site to view further posts in this thread.
  1. AdMiN

    AdMiN Administrator هیات مدیره

    تقريبا تمامي پروتکل هاي مسيريابي براي اين شبکه ها را مي توان در گروه هاي زير تقسيم بندي کرد:

    1-پروتکل هاي با محوريت داده(Data-Centric Protocols): مبناي اين پروتکل ها بر اساس درخواست از طرف ايستگاه پايه مي باشد و مبناي عملکرد آن به طريقي است که باعث مي شود ،تعداد زيادي از داده هاي تکراري دوباره ارسال نشوند. پروتکل هاي مهم Data-Centric شامل :

    · روش سيل آسا (flooding ):

    در اين روش هر گره جهت پخش کردن داده هاي خود ،به سادگي داده هاي خود را به همه همسايگان خود ارسال مي کند و گره هاي همسايه در صورتي که قبلا داده دريافت شده را دراختيار نداشته باشند ،به همين ترتيب يک نسخه از دادها را نزد خود نگهداري مي کنند و سپس آن را به تمام همسايگان ديگر (بجز همسايه اي که داده را از آن دريافت کرده اند)،ارسال مي کنند .


    · روش شايعه پراکني(gossiping):

    اين روش تا حد زيادي شبيه روش سيل آسا با اين تفاوت که در اين روش هر همسايه هنگام دريافت داده ها به صورت تصادفي يکي از همسايههايش را انتخاب ميکند ودادهها را(در صورتي که قبلا دريافت نشده باشند)به آن گره ارسال ميکند (حتي اگر دادهها را از همان گره گرفته باشد).


    · (SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation :

    اين روش از شبه –داده ها (meta data ) جهت نامگذاري داده هاي واقعي استفاده مي شود و هر گره هنگام ارسال داده ها ،ابتدا شبه –داده مورد نظر را به همسايگانش در قالب يک پيغام ADV ،ارسال مي کند و آنها در صورت در اختيار نداشتن داده ها ،با توليد کردن يک پيغام REQ ،تمامي داده يا بخشي از داده را که در اختيار ندارند را درخواست مي کنند و گره اوليه با دريافت پيغام REQ ،داده هاي حقيقي را در قالب يک پيغام DATA ،به آنها ارسال مي کند .


    · انتشار مستقيم (directed diffusion) :

    اين روش که از مفهوم نامگذاري داده ها بهرهبرده است و يک روش گيرنده –محور (receive initiated) است.در اين روش داده ها به صورت زوجهاي داده –مقدار نمايش داده مي شوند. نحوه عملکرد اين الگوريتم به اين صورت است که گره گيرنده ،ابتدا يک پيغام علاقمندي (interest) توليد مي کند و آن را در طول شبکه پراکنده ميکند .سپس گره هاي شبکه با مقايسه علاقمندي دريافتي با داده جمع آوري شده ،پي مي برند که داده درخواستي را در اختيار دارند يا خير و در صورت در اختيار داشتن داده ها،يک پيغام اکتشافي (explorary data ) به سمت گيرنده ارسال مي کنند تا مسير داده ها مشخص شود.



    2- پروتکل هاي سلسله مراتبي (Hierachical Protocols ) : در اين پروتکل ها شبکه به زير بخش هاي مختلف به نام خوشه تقسيم مي شود که در هر يک از خوشه ها ،سرپرست آن خوشه (CH) وظايفي را از جمله ترکيب داده ها و حذف داده هاي تکراري به عهده مي گيرد.


    در روش‌هاي مسيريابي سلسله ‌مراتبي (مبتني بر خوشه‌بندي) ، گره‌هاي با انرژي بيشتر مي‌توانند براي پردازش و ارسال اطلاعات به كار گرفته شوند در حالي كه گره‌هاي با انرژي كمتر براي اجراي حسگري در مجاورت هدف قابل استفاده هستند. در واقع روش سلسله‌ مراتبي با ايجاد خوشه‌ها و تخصيص وظايف خاص به سرخوشه‌ها مي‌تواند سهم عمده‌اي در مقياس‌پذيري، طول عمر و بهره‌وري انرژي كلي سيستم داشته و از معماري تك‌گذرگاهي اجتناب مي‌كنند. مسيريابي سلسله‌مراتبي با انجام اجتماع و تركيب داده براي كاهش تعداد پيغام‌هاي ارسالي به ايستگاه مبنا، روش كارآمدي براي مصرف كمتر انرژي در يك خوشه است. مسيريابي سلسه‌مراتبي عمدتاً مسيريابي دو لايه است كه يك لايه براي انتخاب سرخوشه‌ها و لاية ديگر براي مسيريابي استفاده مي‌شود. هرچند، اغلب فناوري‌ها در اين دسته در مورد مسيريابي نيستند، ليكن بيشتر در مورد اين كه چه كسي و چه وقتي بايد ارسال يا پردازش يا اجتماع اطلاعات را انجام داد، اختصاص كانال و غيره صحبت مي‌كنند. پروتکل ها ي مهم آن شامل :


    · LEACH]1]

    اين پروتکل يکي از معروف ترين پروتکل هاي سلسله مراتبي براي شبکه هاي حس گر بيسيم است در اين پروتکل زمان به قسمت هاي مساوي به نام دور تقسيم مي شود . هر دور نيز به دو فاز تقسيم مي شود .فاز اول ،فاز راه اندازي نام دارد که در واقع فاز تشکيل خوشه ها است و فاز دوم مربوط به عملکرد عادي شبکه است که فاز حالت پايدار نام دارد .

    در فاز اول بنابر يک تابع احتمال تطبيق ،CH انتخاب مي شود .انتخاب CH ها بدين صورت است که هر گره حسگر يک عدد بين صفر و يک انتخاب مي کند .اگر اين عدد کوچکتر از يک آستانه تعيين شده باشد ،در طول آن دور آن گره به عنوان CH انتخاب مي شود. اين تابع احتمال طوري طراحي شده است که در ظرف تعداد مشخصي از دورها هر حسگر فقط يکبار CH شود و بدين صورت مصرف انرژي روي کل شبکه پخش مي شود. پس از آنکه در فاز راه اندازي هر دور ،CH ها انتخاب شدند ،هر CH انتخاب خود را به عنوان CH به ساير گره ها اعلام مي کند و هر گره نيز CH مناسب براي خود را انتخاب مي کند و اين امر را به CH مربوطه اعلام مي کند و بدين صورت خوشه ها شکل مي گيرند .سپس هر CH براي حسگرهاي خوشه ي خود برنامه ريزي زماني انجام مي دهد و براي هر حسگر يک برش زماني تخصيص مي دهد تا بواسطه آن از رخداد تصادم بين داده هاي حسگر هاي هر خوشه جلوگيري شود. همچنين براي جلوگيري از رخداد تصادم بين داده هاي خوشه هاي مختلف ،از روش طيف گسترده با توالي مستقيم (DSSS)استفاده مي گردد.

    در فاز دوم هر حسگر داده خود را در بازه زماني خودش مي فرستد و CH پس از دريافت همه اطلاعات حسگرهاي موجود در خوشه اش ،آنها را ترکيب کرده و به ايستگاه پايه مي فرستد .با توجه به اينکه هر CH همه داده هاي حسگرهاي موجود در خوشه را ترکيب مي کند ،در حجم داده هاي ارسالي به ايستگاه پايه و در نتيجه در مصرف انرژي صرفه جويي قابل توجهي بدست مي آيد .

    انتخاب سرخوشه از طريق يك تابع احتمال انجام مي‌شود. هر گره، عددي تصادفي بين صفر و يك انتخاب مي‌كند و اگر عدد انتخاب شده كمتر از (T(n باشد، آن گره به عنوان سرخوشة دور كنوني انتخاب مي‌شود:



    upload_2014-5-9_18-1-2.png
    كه P احتمال سرخوشه شدن است، r شماره دور جاري و G مجموعه گره‌هايي است كه در 1/p دور اخير، سرخوشه نبوده‌اند. بر اساس مدل شبيه‌سازي، اثبات شده است كه فقط پنج درصد از گره‌ها نياز به سرخوشه شدن دارند.


    · LEACH-C]1]


    با اينکه استفاده از leach ،يک الگوريتم خوشه بندي به صورت تصادفي ،تطبيقي و خود پيکربندي شده را به همراه دارد ،اين پروتکل تضميني درمورد تعداد و نحوه قرار دادن CH ها نمي کند .بنابراين ،استفاده از يک الگوريتم کنترلي مرکزي براي تشکيل خوشه ها به شکل گيري خوشه هايي بهتر با پراکنده کردن CH ها در سراسر شبکه کمک خواهد کرد .اين ايده در ايجاد پروتکلي ديگري به نام LEACH –C استفاده شده که برخلاف LEACH از يک الگوريتم تشکيل خوشه مرکزي استفاده مي کند و فاز حالت پايدار آن دقيقا مانند LEACH است .در فاز راه اندازي LEACH-C هر گره اطلاعاتي را در مورد موقعيت فعلي اش (که مثلا با گيرنده GPS آن را بدست آورده ) وسطح انرژي فعلي خودش براي ايستگاه پايه مي فرستد .ايستگاه پايه علاوه بر تشکيل خوشه هاي خوب (مثلا با موقعيت فيزيکي مناسب و تعداد گره هاي تقريبا يکسان )،نياز دارد که تضمين کند که بار انرژي به طور يکنواخت (عادلانه ) ميان تمامي گره ها توزيع ميشود .براي اين کار ،ايستگاه پايه ميانگين سطح انرژي گره هاي شبکه را محاسبه مي کند ،گره هايي که سطح انرژي آن ها از اين مقدار ميانگين کمتر است ،براي دور آتي نمي توانند CH باشند. مسالة تعيين تعداد بهينة سرخوشه‌ها يك مسالة NP-Hard است. LEACH-C از الگوريتم گداخت شبيه‌سازي شده (موراتا و ايشيبوچي، 1994) براي حل اين مشكل استفاده مي‌كند. ايستگاه مبنا بعد از تعيين سرخوشه‌هاي دور جاري، پيغامي حاوي ID سرخوشه را به هر گره ارسال مي‌كند. اگر ID سرخوشه گرهي با ID خودش تطابق داشته باشد، آن گره يك سرخوشه است وگرنه يك گره عادي است و مي‌توان تا مرحله انتقال داده مربوط به خود به حالت خواب فرو رود.


    · PEGASIS]2]

    اين روش در واقع حالت پيشرفته داده شده پروتکل LEACH است .در اين پروتکل به جاي تشکيل خوشه هاي مختلف ،يک زنجيره اتصال بين تمامي حسگرها در شبکه برقرار مي شود ،به طوري که حسگر با همسايه خود براي ارسال و دريافت داده ها در ارتباط است و در کل شبکه نيز فقط يک حسگر به عنوان فرستنده داده ها به ايستگاه پايه انتخاب مي شود .

    داده هاي جمع آوري شده از حسگر ها به حسگر هاي همسايه فرستاده مي شود. هر حسگري که داده اي را از همسايه خود دريافت کرد،آن را با داده ي خود ترکيب کرده و به حسگر بعدي مي فرستد .اين کار آنقدر ادامه پيدا ميکند تا داده ها به حسگري که با ايستگاه پايه در ارتباط است ،برسند. ارتباط بين حسگر ها با حسگرهاي همسايه بدين صورت است که هر حسگر آن همسايه اي را براي اتصال به زنجيره (درخت) انتخاب ميکند که به آن نزديکتر باشد.

    شکل زير عملکرد اين الگوريتم را نشان مي دهد .


    upload_2014-5-9_18-2-17.png
    PEGASIS نحوه عملکرد الگوريتم
    حسگر c0 داده خود را به حسگر c1 مي فرستد .حسگر c1 داده خود را با اين داده ترکيب مي کند و نتيجه را به حسگر c2 مي فرستد.حسگر c4 نيز داده خود را به حسگر c3 مي فرستد ،و حسگر c3 پس از ترکيب نمودن با داده خود آن را به c2 ارسال مي کند .حسگر c2 نيز داده هايي را که از دو طرف دريافت کرده را با هم ترکيب کرده و آن را به ايستگاه پايه مي فرستد .

    تفاوت بين LEACH و PEGASIS در اين است که PEGASIS به جاي خوشه از زنجيره اتصال بين حسگرها استفاده ميکند و در نهايت فقط يک حسگر کار ارتباط با ايستگاه پايه را به عهده دارد.


    · H-PEGASIS ] 1]

    PEGASIS سلسله مراتبي روش بهبود يافته PEGASIS مي باشد که هدف آن کاهش تاخير در زمان ارسال داده به ايستگاه پايه است . در اين روش چندين حسگر به طور همزمان قادر به ارسال داده هايشان به حسگرهاي همسايه خود هستند . براي جلوگيري از تداخل داده ها دو راه پيشنهاد مي شود .اول اينکه از روشهاي کدگذاري CDMA استفاده کنيم ،يا مطابق روش دوم در يک لحظه ،تنها حسگرهايي قادر به ارسال باشند که از لحاظ مکاني از هم ديگر فاصله داشته باشند تا داده هاي آنها با هم تلاقي پيدا نکند .

    شکل زير بيانگر نحوه عملکرد پروتکل است. حسگر c3 به عنوان حسگر برگزيده براي ارتباط با ايستگاه پايه در دور حاضر انتخاب شده است . با توجه به اينکه c3 در مکان سوم درخت قرار گرفته است ،تمامي حسگرهايي که شماره زوج دارند، داده خود را به همسايه خود مي فرستند .در مرحله بعد تمامي حسگرهايي که داده دريافت کرده اند ،اين داده ها را با داده خود ترکيب کرده و به نزديک ترين همسايه در جهت راست خود مي فرستد .چون c1 همسايه سمت راست نزديک تري که شماره فرد داشته باشد ،ندارد داده خود را در مرحله دوم به c3 مي فرستد .اما در مرحله دوم c5 داده خود را به c7 که در سمت راست خود است ،مي فرستد .c7 نيز در مرحله سوم آن را با داده خود ترکيب کرده و چون همسايه ديگري در سمت راست خود ندارد ،آن را به c3 مي فرستد و نهايتا c3 داده هاي دريافتي از c1 و c7 را با هم ترکيب کرده و نتيجه را به ايستگاه پايه مي رساند .


    upload_2014-5-9_18-3-6.png

    H-PEGASIS نحوه عملکرد پروتکل

    · TEEN]1]

    اين پروتکل براي شرايطي طراحي شده است که قرار است تغييرات ناگهاني در پارامتر در حال اندازه گيري ،سريع گزارش شود. در اين کاربردها ،شبکه دائما در شرايط فعال نيست، بلکه وقتي تغيير موردنظر حاصل شود ،به ايستگاه پايه گزارش مي شود.

    يک پروتکل سلسله مراتبي است اما در آن از ترفندهاي پروتکل نيز استفاده شده است .عملکرد اين پروتکل به اين صورت است که حسگرهايي که نرديک هم هستند ،با هم يک خوشه تشکيل ميدهند و اين کار يک مرحله ديگر نيز ادامه پيدا ميکند و در نهايت به ايستگاه پايه مي رسد .عملکردآن در شکل زير آمده است .

    upload_2014-5-9_18-4-6.png
    نحوه خوشه بندي در پروتکل TEEN

    · APTEEN] 1]

    يک نسخه بهبود يافته از TEEN است که در آن شبکه علاوه بر گزارش اتفاقات مهم قادر است تا به صورت پريوديک اطلاعات حسگرها را بگيرد .در اين پروتکل بعد از شکل گرفتن خوشه ها ،CH ها پارامتر هاي مورد نظر در انرژي ،CH ها داده هاي حسگرهاي هر خوشه را ترکيب مي کنند و بعد مي فرستند .

    APTEEN سه نوع درخواست متفاوت به شبکه مي فرستد.اول تاريخچه اي (historical) که براي آناليز داده هاي گذاشته است ،دوم لحظه اي (on-time ) که به صورت لحظه اي اطلاعات را جمع آوري مي کند و سوم ايستادگي (persistent )که براي نظارت بر اتفاقات براي يک پريود زماني مي باشد .


    3-پروتکل هاي مبتني بر مکان (Location –Based Protocols): در اين پروتکل ها ،اطلاعات مربوط به مکان حسگرها به کار گرفته مي شوند تا به واسطه آن مسيرهاي بهينه براي انتقال اطلاعات بدست آيند.پروتکل هايي که در اين دسته قرار مي گيرند شامل : MECN,SMECN,GAF,GEAR,SPAN,TBF مي باشند . که يکي از معروف ترين آنها GEAR مي باشد .


    · [2] (GEAR (Geographic Energy –Aware Routing :

    جهت بهبود عملکرد روش انتشار مستقيم پيشنهاد شده است که در اين روش ،به جاي انتشار علاقمندي ها به صورت سيل آسا،از محتويات آنها جهت انتشارشان استفاده مي کنيم و علاقمندي ها تنها در ناحيه مورد نظر ،انتشار مي يابند . همچنين در اين روش منابع موجود ،در مسير يابي تاثير داده مي شوند تا استفاده از منابع به صورت بهينه تري صورت پذيرد. با توجه به اينکه معمولا درخواست ها براي يک قسمت مکاني خاص در شبکه است ،در اين پروتکل سعي شده است که براي ارسال درخواست ها به مکان مورد نظر از اطلاعات مکاني حسگرها استفاده شود.در واقع هر حسگري که درخواستي را دريافت مي کند،سعي ميکند آن را به آن حسگري همسايه اي بفرستد که بطور ضمني از خودش به مقصد نزديک تر باشد.بدين صورت به جاي اينکه مانند Direct Diffusion يک درخواست در کل شبکه پخش شود ،فقط به مکان مورد نظر فرستاده مي شود و در نتيجه با اين روش در مصرف انرژي بيشتر صرفه جويي مي شود.



    Adaptive Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol

    Geographic and Energy Aware Routing
    Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol

    LEACH - centralized

    Power –Efficient Gathering in Sensor Information Systeams

    Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy
     
    hd_uni_pro, Raha و sami از این پست تشکر کرده اند.
وضعیت موضوع:
You must be a logged-in, registered member of this site to view further posts in this thread.

این صفحه را به اشتراک بگذارید