دانلود فایل پاورپوینت طرح زمان بندی خواب/بیدار برای رسیدن به کمترین تاخیر نقطه به نقطه در شبکه های حسگر بی سیم

بخشی از پاورپوینت

--- پاورپوینت شامل تصاویر میباشد ----

اسلاید 1 :

مقدمه

شبکه های حسگر بی سیم شبکه ای از سنسور نود های توزیع شده می باشد که  مجهز به حس کردن، محاسبات، انرژی و ماژولهای ارتباطی می باشد که  برای مانیتورینگ یک پدیده خاص مانند زیست محیطی داده ها و یا ردیابی اشیاء می باشد .

نود ها در چنین شبکه هایی با مشخصه های زیر سر و کار دارند :

.1محدودیت انرژی

.2محدودیت  پردازش

.3محدودیت حافظه

یک گره حسگر مصرف انرژی در چهار عملیات زیر دارد:

.1حس کردن داده

.2دریافت اطلاعات

.3ارسال داده ها 

.4پردازش داده ها

نکته : بطور کلی، بیشترین عناصر مصرف  انرژی مختص به ماژول RF می باشد که ارائه گر ارتباطات بی سیم است.

اسلاید 2 :

در تمام عملیات نودهای حسگر ،  ارسال و دریافت داده ، مصرف انرژی بیش از سایر عملیاتها دارد .

• بعنوان مثال ، مصرف انرژی برای انتقال یک بیت داده روی کانالهای بی سیم معادل با انرژی لازم برای اجرای هزاران سیکل دستورالعمل در سطح پردازش کننده می باشد .

پروتکلهای لایه های سخت افزار ، شبکه و انتقال که برای این شبکه های حسگر بی سیم  طراحی شده اند ،  باید توجه به استفاده موثر از ماژول RF داشته باشند که برای اینکار موارد زیر لازمیست :

.1به حداقل رساندن تصادمها در لایه های سخت افزار

.2کنترل سربار پیامها در مسیریابی

.3زمان بندی موثر خواب/بیدار

qعلاوه بر موارد بالا  ، در مدت طراحی پروتکل ، منابع محدودی از نودهای حسگر از قبیل  قدرت پایین پردازش کننده ، حافظه کمتر ، ارتباطات برد کوتاه  و شدت حسگری کمتر باید در نظر گرفته شوند .

اسلاید 3 :

عموما ، شبکه های حسگر بی سیم فعالیتشان بدین صورت است که اکثر زمانها در حالت بیکار می مانند و فقط گاهی اوقات داده ارسال می کنند . در ضمن میزان مصرف انرزی برای گوش دادن به کانال بیکار (بدون استفاده) معادل با مصرف انرژی در هنگام ارسال و دریافت داده می باشد و بسیار بیشتر از مصرف انرژی در حالت خواب می باشد .

نکته : با استفاده از تکنیکهای زمان بندی خواب/بیدار و اثرپذیری آنها می توان اتلاف انرژی را در حالت بیکار کاهش داد و این خود باعث بهره وری می گردد .

انواع پروتکلهای زمان بندی خواب/بیدار در این گزارش ارائه می گردد . بیشتر پروتکلها از یک دوره زمانی داخلی خواب/بیدار بهره می برند (شکل 1) و بدین ترتیب با حفاظت از انرژی در هزینه های تاخیر و ارسال/دریافت ،  تاثیرگذار می باشد  .

اسلاید 4 :

برای کاهش تاخیر ، پروتکلهای پیشنهادی از طرح زمان بندی خواب/بیداری عمومی را برای همه نودها استفاده نمی کنند و ترجیها از ساختاری استفاده می کنند که طول فعال بودن گره را با توجه به حجم ترافیکی ، در سه سطح مختلف افزایش می دهد :

.1گره ای که  فاصله زمانی بیداریش افزایش می یابد ، باید فاصله مسافت خود را از نود اصلی کاهش دهد تا نودها ، داده هایشان را خیلی خوب و تاخیر کمتر  از طریق این نودها به نود اصلی برسانند .

.2فاصله زمانی بیداری نودها براساس اهمیت توپولوژی آنها می بایستی افزایش یابد . اولویت توپولوژی می تواند بر اساس قانون نودها در اتصالات شبکه می تواند تعیین و مشخص گردد .

.3در صورت وقوع رویدادی در یک نود ،  فاصله زمانی بیداری  در نود خاص که همسایه اش هستند باید بیشتر شود تا مشارکت داشته باشند در اینکه بیشتر رویدادها در همان نود  یا در نزدیکی آنها روی  می دهد .

اسلاید 5 :

این سمینار شامل بخشهای زیر است :

بخش اول – اهمیت مشکل کاهش تاخیر را بحث می کند و استفاده از زمان بندی خواب/بیدار متغیر را  برای نودهای مختلف بر اساس نیاز بار ترافیکی آنها بیان می دارد.

بخش دوم – طرح زمان بندی خواب/بیدار برای به حداقل رساندن تاخیر نقطه به نقطه (SMED)را در شبکه های حسگر بی سیم Multi-Hop را معرفی می کند .

بخش سوم – شبیه سازهای زیادی عملکرد پروتکل پیشنهادی را ارزیابی می کنند  و اینکار را با مقایسه کارایی آنها با پروتکل S-MAC  و AnyCast انجام می دهند و نتایج را نشان می دهد .

بخش انتهایی  – تحلیل و نتیجه گیری

اسلاید 6 :

برای اکتساب صرفه جویی در انرزی ، بسیاری از مکانیسمهای حفاظت از انرزی پیشنهاد شده است. از جمله تحقیقات نیکولاس ، یک بررسی جامع از پروتکلهای مختلف حفاظت از انرژی را بیان می دارد .آن مکانیسمهای حفاظت از انرژی را به دو دسته عمده تقسیم می کند :

.1فعال : این طرحها باعث افزایش بهره وری انرژی در سطح پروتکل (لایه های شبکه ، حمل و انتقال ) می گردد .

.2منفعل : این طرحها تکیه بر سخت افزار آگاه از انرژی دارد.مثال : رادیوها و پردازشگرهای با مصرف کم انرژی .

بر اساس تصمیمی که برای خاموش /روشن نمودن فرستنده و گیرنده انجام می شود ، این طرح به دو دسته تقسیم می شود :

.1طرح دانه ریز

.2طرح دانه درشت . مکانیسم دانه درشت  بیشتر به دو دسته زیر تقسیم  شده اند:

.1توزیع شده

.2بر اساس زیرساخت

اسلاید 7 :

مکانیسمهای حفاظت از انرژی دانه درشت می تواند به سه نوع اصلی تقسیم گردند :

.1بر اساس تقاضا

.2ملاقات برنامه ریزی شده

.3آسنکرون

از طرحهایی بیان شده ، طرح زمان بندی خواب بر پایه مسافت – خطی که برای شبکه های سنسور بر  اساس کلاستر پیشنهاد شده است . در این طرح ، یک سنسور نود تصمیم می گیرد به وضعیت خواب برود و اینکار را بر اساس تناسب فاصله اش از  کلاستر هد  می گیرد . البته نتایج این طرح در مصرف انرژی نابرابری از سنسور نودها در کلاستر می باشد.

SPAN  ، برای افزایش وضعیت خواب نودها پیشنهاد می گردد در حالیکه همان تاخیر ترافیکی ثابت بماند . بدینمنظور ، تعدادی از نودها که هیچوقت خواب نیستند بعنوان هماهنگ کننده محسوب می شوند . هماهنگ کننده ها نقش محوری ایفا می کنند و زمان فواصل خواب/بیدار همه نودها را تعریف می کنند . از طرفی این نودها چون همیشه فعال هستند بنابراین تنها هماهنگ کننده ها در مسیریابی شرکت می کنند . 

اسلاید 8 :

بخش دوم –

فعالیتهای مرتبط

طرح بسمت جلوی بسته ها در AnyCast پیشنهاد می شود ، که در آن هر نود از چندین پرش بعدی برخوردارند که این بستگی به نودهایی که در این پرش  ، برای حرکت  بسمت جلو ، کاندید می گردند . بنابراین زمانیکه یک نود داده ارسال می کند ، آن نیاز دارد تا منتظر بیدار شدن نودی که در پرش بعدی مشخص شده است بماند ، که ترجیحا آن بسته را برای اولین نودی از مجموعه بسمت جلو مشخص شده و بیدار است را می فرستد . در مجموع اینکار باعث کاهش مدت تاخیر یک پرش می گردد .

با مرور بر روی انواع طرحهای گفته شده می توان نتیجه گرفت که در بیشتر طرحهای خواب/بیدار ، همه نودها از همان زمان بندی خواب/بیدار عمومی استفاده می کنند و هر نودی برای خودش تصمیم به خواب رفتن را می گیرد ؛

در نتیجه ، با توجه به مستقل بودن زمان بیداری هر نود ، تاخیرها در هر پرش در امتداد مسیر تا رسیدن به سینک با یکدیگر جمع می شود . همه این تاخیرها در هر پرش کمک می کند تا تاخیر نقطه به نقطه بسته ها نهایی گردد .

اسلاید 9 :

بخش سوم –

طرح زمان بندی پیشنهادی

v تشریح مسئله

بعنوان اولین چالش برای به حداقل رساندن تاخیر مورد انتظار نقطه به نقطه ، شناسایی مناطق مختلف می باشد  که در آن می توان تاخیر اضافی را به حداقل رساند . برای رسیدن به این هدف ، یعنی به حداقل رساندن تاخیر ، در سه سطح می توان آنالیز ، تجزیه و تحلیل و مورد توجه قرار گرفته است :

.1تاخیر بدلیل بار ترافیک در نودهای نزدیک به نود سینک رخ داده است .

.2تاخیر بدلیل بار ترافیکی در اتصالات نود بحرانی رخ می دهد .

.3تاخیری که اتفاق می افتد زمانیکه با ترافیکهای انفجاری (حاصل بروز رویدادها) سر و کار داریم .

نکته : در این گزارش به این چالشها پرداخته شده و  تاخیر را در سطوح مطرح شده با کاهش تاخیر و شاخصهای زمان بندی خواب/بیدار به بررسی و ارزیابی بپردازد .

اسلاید 10 :

v راه حل پیشنهادی

ابتدا ،  در یک معماری شبکه حسگر بیسیم عادی  ، همه نودها دیتاهای خود را به نود سینک (Sink Node)ارسال می کنند و اینکار را از طریق نودهای نزدیک به Sink Node  که بیشترین ترافیک را بدوش می کشند انجام می گیرد .

ثانیا ، بدلیل الگوی ارتباط چند پرشی ، نقش نود در مسیریابی مهم می باشد . بر اساس توپولوژی نودهای مختلف دارای اهمیت متفاوت در شبکه می باشد .

ثالثا ، زمانیکه یک رویدادی در هر منطقه خاص از شبکه سنسور بیسیم رخ می دهد ، چرخه های خواب/بیدار عمومی نودها ،صرفنظر از فرکانس تشخیص رویداد همچنان باقی می ماند . آن نود خودش را بر اساس فرکانس و محل رویداد ، در شرایط تغییر فاصله زمانی خواب/بیدارشان منطبق نمی کند .