بخشی از مقاله
چکیده
تعداد زیادی از حسگرهای بی سیم، تشکیل یک شبکه حسگر بیسیم را می دهد. که همگی یک هدف را دنبال کرده و در یک منطقه جغرافیایی وسیع پراکنده شدهاند. و به دلیل داشتن کاربردهای زیادی نظر محققان را به خود جلب کرده است و هر روز بر تعداد تحقیقات انجام شده در این زمینه افزوده میشود. یکی از مهمترین محدودیت های شبکه های حسگر بی سیم انرژی مصرفی می باشد. طول عمر نودهای حسگر از عوامل مهم کارایی شبکه می باشد. بنابراین نیاز است تا الگوریتم های مسیر یابی برای شبکه های حسگر بی سیم، از انرژی مصرفی نودها آگاه باشند. در این مقاله با تشخیص سنسورهای پر استفاده در شبکه، با کاهش استفاده از این سنسورها، از بوجود آمدن گلوگاه جلوگیری نموده و بدین ترتیب طول عمر شبکه را افزایش خواهیم داد.
مقدمه
امروزه استفاده از شبکه های بیسیم پیشرفت های شگرفی در ارتباطات ایجاد نموده است بگونه ای که تصور زندگی بدون استفاده از تکنولوژی بیسیم قابل تصور نیست. سیستم های بی سیم از حدود سال های 1980 مورد استفاده بوده و ما تا کنون شاهد نسل های اول , دوم و سوم این تکنولوژی بوده ایم. شبکههای سنسور بیسیم شامل نودهای کوچکی با توانایی حس کردن، محاسبه و ارتباط میباشند. چنین شبکههایی محدودیت منابع روی ارتباطات، محاسبه و مصرف انرژی دارند. اول اینکه گرههای سنسور قدرت محاسبه محدودی دارند و اندازه حافظهکم، نوع الگوریتمهای پردازش دادهای که میتواند استفاده شود را محدود میکند. دوم اینکه سنسورهای بیسیم باطری کمی دارند و طول عمر سنسور یکی از مسائل عمده در طراحی سیستم میباشد.
در روش data storage ، فشار کار بیشتر بر روی storage node میباشد که دارای حافظه و باتری بیشتری نسبت به سنسورهای معمولی هستند. به همین خاطر طول عمر شبکه بالا میرود. اما مشکل این نوع شبکهها این است که ذخیرهی اطلاعات توسط چندین نود صورت میگیرد که این نودها در محدودهی شبکه میباشند و از بین رفتن یکی از این نودها باعث از بین رفتن اطلاعات سنس شدهی صدها سنسور میشود. زیرا این روش اطلاعات سنس شده را به گرهی sink ارسال نمیکند. ساختار این مقاله بدین شکل است که در بخش دوم الگوریتمهای data stroge را در شبکه سنسوری معرفی مینماییم. در بخش سوم روش پیشنهادی برای data storage را ارائه میدهیم. نتایج شبیهسازی در بخش چهارم بیان شدهاند. و نهایتاٌ در بخش پنجم به نتیجهگیری میپردازیم.
روش تحقیق
روشهای ارائه شده در این زمینه شبکههای سنسور بیسیم شامل نودهای کوچکی با توانایی حسکردن، محاسبه و ارتباط به زودی در همه جا خود را میگسترانند. چنین شبکههایی محدودیت منابع روی ارتباطات، محاسبه و مصرف انرژی دارند. اول اینکه پهنای باند لینکهایی که گرههای سنسور را به هم متصل میکنند محدود میباشد و شبکههای بیسیمی که سنسورها را به هم متصل میکنند کیفیت سرویس محدودی دارند و میزان بستههای گم شده در این شبکهها بسیار متغیر میباشد.
دوم اینکه گرههای سنسور قدرت محاسبه محدودی دارند و اندازه حافظه کم نوع الگوریتمهای پردازش دادهای که میتواند استفاده شود را محدود میکند. سوم اینکه سنسورهای بیسیم باطری کمی دارند و تبدیل انرژی یکی از مسائل عمده در طراحی سیستم میباشد . - Bo Sheng et al, 2006 - داده جمعآوری شده میتواند در شبکههای سنسور ذخیره شود و یا به sink منتقل شود وقتی داده در شبکههای سنسور ذخیره میشود مشکلات عدیدهای به وجود میآید - Bo Sheng et al , 2006, S. Bhattacharya et al , 2003, B. Bonfils and : - P. Bonnet, 2003
· سنسورها میزان حافظه محدودی دارند که این باعث میشود نتوانیم میزان زیادی داده که در طول ماه یا سال جمعآوری شده را ذخیره کنیم.
· چون منبع تغذیه سنسورها باطری میباشد با تمام شدن باطری داده ذخیره شده در آن از بین میرود.
· جستجو در شبکه گسترده و پراکنده آن بسیار مشکل میباشد. دادهها میتوانند به sink منتقل شوند و در آنجا برای بازیابیهای بعدی ذخیره شوند این روش ایدهآل میباشد چون دادهها در یک محل مرکزی برای دسترسی دائمی ذخیره میشوند. با این حال، ظرفیت انتقال به ازای هر نود در شبکه سنسور که به صورت تعداد بسته هایی که سنسور می تواند در هر واحد زمانی به sink منتقل کند تعریف میشود، محدود میباشد.
حجم زیادی از داده نمی تواند به صورت موثر از شبکه سنسور به sink منتقل شود علاوه بر اینها انتقال داده از شبکه سنسور به sink ممکن است انرژی زیادی مصرف کند و این باعث مصرف انرژی باطری شود - A. Bari et al, 2006, K. Akkaya and M. Younis, 2005, . - I.F. Akyildiz et al, 2002 بخصوص سنسورهای اطراف sink به طور وسیع مورد استفاده قرار میگیرند و ممکن است سریع خراب شوند و این باعث پارتیشن شدن شبکه میشود. این امکان وجود دارد که با افزایش هزینه برخی از نودها با ظرفیت حافظه بیشتر و قدرت باطری بیشتر در شبکههای سنسور استفاده شود این سنسورها از اطلاعات موجود در سنسورهای نزدیک Backup میگیرند و به Query ها جواب میدهند.
نودهای ذخیره - : - Storage Node این گرهها تمام دادههایی که از سایر دریافت کردهاند و نیز دادههایی که خود تولید کردهاند را ذخیره می کنند و هیچ چیزی را قبل از اینکه پرس و جو دریافت کنند نمیفرستند با توجه به تعریف پرس و جو آنها نتایج مورد دلخواه را از داده خام بدست میآورند و نتایج مربوطه را به sink منتقل میکنند. sink هم خودش به عنوان نود ذخیره تعبیر می شود. نودهایفوروارد - : - Forwarding Node این نودها داده دریافتی از نودهای دیگر یا دادههای تولیدی خود را دوباره از طریق مسیرهای خاص به sink منتقل میکنند این عمل تا زمانی که داده به یک نود ذخیره منتقل شود ادامه پیدا می کند عملیات ارسال دوباره مستقل از پرس و جو میباشد و بنابراین نیاز به هیچ پردازشی ندارد. شکلهای 1 و 2 این تعریف ها را به خوبی نمایان می کند.
