بخشی از مقاله
چکیده
نگرانی اساسی در WMSN موضوع مصرف انرژی است که با کنترل ازدحام رابطه مستقیم دارد. یکی از اهداف اصلی لایه انتقالی در WMSNها همان کنترل ازدحام است. شبکههای حسگر چندرسانهای نامتقارن گره بیسیم شامل حسگرهای متفاوت مانند حسگر صوتی، تصویری و... بوده و اولویت این ترافیک ناهماهنگ هستند. با داشتن طبیعت فیزیکی کوچک حسگرها و اینکه کاربردهای چندرسانهای معمولا حجم عظیمی از اطلاعات را با استفاده از نرخ ارسال بالا و پردازش گسترده تولید میکنند درروش پیشنهادی ابتدا روشی جهت خوشه بندی خودسازمانده حسگرها یعنی انتخاب سرخوشه ها توسط الگوریتم فازی با درنظر گرفتن پارامترهای انرژی حسگر، تعداد همسایه های حسگر و پارامتر d جهت توزیع مناسب سرخوشه ها در شبکه انجام می شود.
مقدمه
توسعه پروتکل ها، الگوریتم ها و معماری ها برای به حداکثر رساندن طول عمر شبکه درحالی که نیازهای کیفیت سرویس را ارضا میکند، یک مشکل بحرانی نیز ایجاد می کندترافیک. اساساً از تعدادی گره های سنسور به سرگره جریان مییابد . - Majidi and mirvaziri, 2014 - با توجه به این که در شبکه های حسگر چندرسانهای بی سیم دادهها بهطور معمول تولید میشوند و در فواصل زمانی معین به سرگره ارسال می شوند. با این حال زمانی که یک رویداد مهم کشف یا شناسایی شود، ترافیک دادههای پشت سرهم میتواند ناگهان تولید شود.
برای بستههایی که شامل اطلاعات با اهمیت بالا هستند، شبکه باید تلاش بیشتری در تحویل آنها کند. برای مثال در یک سیستم کشف رویداد، دادهها در فواصل زمانی معین به سرگره ارسال میشوند. با این حال هر زمان که یک رویداد مهم در سیستم رخ دهد و گره حسگر این رویداد را حس کند باید یک پیغام به سرگره ارسال کند. این پیغام میتواند ترکیبی از چندین بسته که شامل اطلاعاتی مثل زمان و مکان رویداد باشد - De la Piedra et .al, 2013; Farooq and Kunz 2013 -
ازدحام و کنترل ازدحام
کنترل ازدحام یک مسئله مهم در پروتکل انتقالی و ازدحام یک مسئله مشکلدار در شبکههای حسگر بیسیم است که انرژی نادر حاصل از تعداد بیشتری نقل و انتقالات و افت بستهای را منحرف میسازد. ازدحام در WSNها و WMSNها تاثیر مستقیمی روی بازده انرژی و کاربرد کیفیت سرویس - Qos1 - دارند . - Yaghmaee and Adjerohb, 2009 - دو نوع ازدحام در شبکههای حسگر میتواند رخ دهد: ازدحام در سطح گره - Node-level Congestion - و ازدحام در سطح اتصال . - Link-level Congestion -
ازدحام در سطح گره
بهوسیله سرریز بافر در گره ایجاد میشود و میتواند باعث خراب شدن بستهها وافزایش تاخیر صفبندی شود. خراب شدن بستهها نه تنها قابلیت اطمینان و کاربرد کیفیت سرویس را پایین میآورد بلکه میتواند انرژی محدود گره را از بین ببرد. در هر گره سنسور زمانی که نرخ ورود بسته از نرخ سرویس بسته بیشتر شود سرریز بافر ممکن است رخ دهد. این بیشتر احتمال دارد در گرههای سنسور نزدیک به گره چاهک - Sink - رخ دهد که آنها ترافیک جمعی بیشتری حمل می- کنند . - Pathak and Deshpande, 2015; Runze, 2011 -
ازدحام در سطح اتصال
مربوط به کانال بیسیمی است که توسط چندین گره مشترک مثل پروتکل CSMA/CD دستیابی چندتایی با کشف تصادم میباشد. در این مورد تصادم زمانی رخ میدهد که چندین گره بهطورهمزمان سعی میکنند کانال را تصرف کنند . - Yin et al, 2009; Zawodniok and Jagannathan,2007 - راه حل کنترل ازدحام هر راه حل کنترل ازدحام شامل سه قسمت کشف ازدحام، اطلاع رسانی ازدحام و تنظیم نرخ ارسال است.
در پروتکل TCPقدیمی ازدحام در گرههای پایانی بر اساس تایمر زمان سنج کشف میشود . - Lee et al, 2013 - در WSN کشف خراب شدن بسته و اطلاعرسانی به دو صورت انتها به انتها - End- to-End - یا گام به گام - Hop-by-Hop - میتواند باشد. در روش انتها به انتها نقطههای پایانی عهدهدار کشف خرابی و اطلاعرسانی هستند. در روش گام به گام گرههای میانی خرابی بستهها را کشف میکنند و اطلاع میدهند.
روش انتها به انتها برای WSN خیلی موثر نیست. زیرا پیامهای کنترلی که برای کشف خرابی در این روش استفاده میشوند، راهی را مورد استفاده قرار میدهند که شامل چندین گام - Hop - است و این مقرون بهصرفه نیست.این پیامهای کنترلی از طریق چندین گام حرکت میکنند و با احتمال بالا به دلیل خرابی اتصال - - Link یا ازدحام ،پیامهای کنترلی خراب میشوند. در روش گام به گام کشف خرابی و اطلاعرسانی به عهده یک جفت گره همسایه است و برای خرابی بستهها توانایی ارسال مجدد محلی را دارند. این روش در مقایسه با روش انتها به انتها بازدهی بیشتری دارد - Lin et al, 2011;
مدل ارائهشده در روش پیشنهادی ابتدا روشی جهت خوشه بندی خودسازمانده حسگرها یعنی انتخاب سرخوشه ها توسط الگوریتم فازی با در نظر گرفتن پارامترهای انرژی حسگر، تعداد همسایه های حسگر و پارامتر d جهت توزیع مناسب سرخوشه ها در شبکه انجام میشود. - پارامترd میانگین فاصله کل گره های یک خوشه با گره سرخوشه میباشد - به این صورت که در ابتدا برای هر حسگر توسط منطق فازی یک درجه شایستگی برای سرخوشه شدن محاسبه می شود، پارامترهای ورودی سیستم فازی دو پارامتر انرژی باقیمانده حسگر و تعداد همسایه های حسگر و پارامتر d می باشند.
علت استفاده از پارامتر انرژی حسگر این است که در روشهای خوشه بندی بیشتر بار شبکه بر روی سرخوشه ها می باشد. بنابراین این گره ها باید نسبت به سایر حسگرها انرژی بیشتری داشته باشند. همچنین هر چه تعداد همسایه های حسگری بیشتر باشد، شایستگی حسگر برای سرخوشه شدن بیشتر است زیرا این امر باعث کاهش مجموع فاصله حسگرها تا سرخوشه شده و در نتیجه باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می گردد.
در این قسمت به ارائه روش جدید برای مسیریابی در این شبکه ها با استفاده از الگوریتم فشار بازگشتی می پردازیم. الگوریتم فشار بازگشتی برای این است که بتوانیم دستهبندی دقیقتری از اطلاعات را انجام دهیم و اطلاعات مهم از شبکه را استخراج کنیم تا اطلاعاتی که از لحاظ زمانی مهمتر هستند، شبکه تلاش بیشتری برای تحویل آن بستهها انجام دهد. کیفییت سرویس و طول عمر شبکه دو تا از اصلیترین مسائل هستند که با کنترل ازدحام رابطه مستقیم دارند. در این بخش به معرفی الگوریتم مسیریابی فشاربازگشتی میپردازیم. این نوع الگوریتم مسیریابی، مسیرها را از قبل محاسبه نمیکند، گام بعدی به صورت پویا انتخاب میشود. این تصمیم گیریها بر پایه میزان یا درجه شلوغی نودهای همسایه گرفته میشوند.
