بخشی از مقاله
خوشه بندی شبکه MANET جهت بهینه سازی مصرف انرژی
چکیده
در یک شبکه موقت و در حال حرکت (MANET)، میزبانان شبکه متحرکند و می توانند بصورت آزادانه حرکت کرده و بطور مستقیم از طریق یک ارتباط بی سیم باهم تعامل داشته باشند. این رسانه های بی سیم می توانند حتی بدون یک منبع ثابت باسیم باشد. شبکه های MANET در مکان هایی که امکان داشتن یک شبکه ثابت وجود ندارد، برای مثال در میادین جنگ یا در وضعیت های بحرانی استفاده می شود. در شبکه MANET تکنیک هایی که تراکنش پایگاه داده را مدیریت می کنند با مواردی مثل متحرک بودن اعضای شبکه، محدودیت انرژی و محدودیت لحظه ای روبروست. در این جا ما ابتدا به شبکه IANETاو پایگاه داده های سیار پرداختیم و در نهایت الگوریتمی برای کنترل همزمانی شبکه و بهینه سازی مصرف انرژی ارائه می دهیم.
۱- مقدمه
پردازش سیار برای افرادی که حتی در ضمن حرکت نیاز به اطلاعات دارند در این دنیایی که اطلاعات به سرعت در حال تغییر است به طور فزاینده در حال افزایش است. این مقاله به ارائه مفاهیم و مسائل اساسی مربوط به پایگاه داده های سیار می پردازد.
پیشرفت و توسعه سریع تکنولوژی بی سیم (WireleSS) کاربران در حال حرکت را قادر ساخته تا بتوانند از مکان های مختلف به اطلاعات دستیابی داشته باشند. سیستم های مدیریت چند پایگاه داده ای متحرک ((MMDBMS دستیابی سریع و مطمئن و موثر به پایگاه داده ها را برای کاربران در حال حرکت امکان پذیر کرده اند.
رسانه ارتباطی بی سیم دو موضوع جدید را بیان می کند که باید توسط مدیر تراکنش حل و فصل شوند: قطع شدن مداوم ارتباط و جابجایی و متحرک بودن یک شبکه سلولی موبایل و MANET کاراکترهای مشابه زیادی دارند که ما معماری MANET را مورد مطالعه قرار دادیم
2- شبکه موبایل (MANET) AD HOC
شبکه های MANET مجموعه ی مستقلی از کاربرین متحرک است که از طریق لینک های بی سیم با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند. برای اتفاقات غیر قابل پیش بینی اتصالات، شبکه های متمرکز کارا نبوده و قابلیت اطمینان کافی را ندارند، لذا MANET راه حل مناسبی است همچنین در زمینه هایی که در آنها زیرساختهای ارتباطی وجود نداشته یا اینکه زیرساخت های موجود بسیار گران قیمت بوده و استفاده از آنها راحت نیست، کاربران سیار بیسیم می توانند از طریق MANET با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. گره های واقع در MANET مجهز به گیرنده و فرستنده های بی سیم بوده و از آنتن هایی استفاده می کنند که ممکن است از نوع Broadcast و یا peer to All peer MANET مجموعه ای از گره های موبایل یا متحرک مجهز به گیرنده و فرستنده به منظور برقراری ارتباطات بی سیم است. شبکه موبایل Ad hOC به عنوان شبکه های با عمر کوتاه شناخته می شود، شبکه تلفن همراه از گره هایی در غیاب هر گونه حمایت متمرکز تشکیل شده است. این یک فرم جدیدی از شبکه است و ارائه خدمات در مکان هایی که در آن امکان پذیر نمی باشد را ممکن می - سازد. همچنین گره ها هیچ دانش پیشینی نسبت به توپولوژی شبکه ای که در محدوده ی آنها بر قرار است ندارند و بایستی از طریقی پی به آن ببرند. روشی رایج این است که یک گره جدید بایستی حضور خود را اعلام کرده و به اطلاعات broad calStشده از همسایگان خود گوش فرا دهد تا بدین ترتیب اطلاعاتی در مورد گره های اطراف و نحوه ی دسترسی به آنها به دست آورد. همچنین شبکه سیار Ad HOCموبایل یک شبکه بی سیم چند مرحله ای برنامه ریزی شده و پیکربندی شده است که مجموعه ای از گروههای سیار (MHS) را می سازد و بطورآزاد نه حرکت کرده و با بسته های بازپخش برای همدیگر همکاری می کند. MANET از عملکردهای نتیجه بخش و دقیق بواسطه جادادن خطوط درحال کار بطرف MHS حمایت میکند، همچنین یک مسیر تک قالبی جلوبرنده چند مرحله ای را برای دو گره بیشتر از محدوده ارتباطی مستقیم بی سیم می سازد. مسیر پروتکل همچنین ارتباطات را وقتی که این ارتباط دراین مسیرقطع می شود، حفظ می کند که دلیل آن تأثیر حرکت گره ای، دردسترس بودن باطری، پخش رادیویی، و مداخله وایرلس می گره های موبایل به دلیل وجود محدودیت هایی در فرستنده و گیرنده های خود نمی توانند با تمام گره ها ارتباط مستقیم برقرار کنند. به همین دلیل لازم است در مواردی که امکان برقراری چنین ارتباط مستقیمی وجود ندارد داده ها از طریق بقیه ی گره ها که در این حالت نقش مسیر یاب را ایفا می کنند منتقل شوند. با این حال متحرک بودن گره ها باعث شده شبکه مدام در حال تغییر بوده و مسیرهای مختلفی بین دو node به وجود آید. نوع ترافیک در شبکه های ad hocکاملا متفاوت از شبکه بی سیم بر مبنای زیر ساختار است و شامل : peer to peer: ارتباط بین دو گره ای که درون یک hopهستند. ترافیک شبکه معمولا ثابت است. Remote-to-remote
ط بین دو گره ای که آن سوی یک Single hOp هستند اما یک مسیر ثابت بین آن ها وجود دارد. Dynamic trafTiC : این هنگامی رخ می دهد که گره ها پویا هستند و حرکت می کنند و مسیرها باید دوباره ایجاد شوند.
۱-۲- خصوصیات MANET
Autonomous terminal
Distributed operation
Multihop routing
Dynamic network topology
fluctuating link capacity
2-2- معایب MANET
صرفنظر از کاربردهای جذاب MANET، ویژگی های MANET باعث محدودیت هایی در استفاده از این شبکه ها شده است، که باید بررسی شوند. یکی از چالش های بسیار مهم در این شبکه عدم وجود زیر ساخت ثابت می باشد. از بزرگترین مشکلات موجود در این شبکه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
Security and Reliability o
Routing o
Quality of Service QoS o
Internetworking e مصرف نیرو
۳- MANETخوشه بندی شده جهت بهینه سازی مصرف انرژی:
دراین بخش ما معماری MANET خوشه بندی شده را معرفی می کنیم. این معماری با استفاده از الگوریتم خوشه سازی وزن MEW (mobile energy and AS C. sa- 4-l. d (Workload نامیده می شود. MEW هنگامی که گروهی از گره های موبایل داخل خوشه های MANET هستند؛ قابلیت جابجایی، انرژی و افزایش بار گره های موبایل را در نظر می گیرد. گره های موبایل به خوشه هایی تقسیم می شوند که هر کدام یک سرخوشه ((Cluster head دارند. سرخوشه مسئول هماهنگ کردن و پردازش تراکنش های گره های موبایل هستند که به این گره های موبایل اعضای خوشه گفته می شود. سرخوشه ها می توانند توسط برخی از گره هایی که بعنوان گذرگاه (Gateways) شناخته می شوند با همدیگر در ارتباط باشند. همچنین گره های موبایل در خوشه های مختلف با هم در ارتباط می باشند با این تفاوت که آنها برای متصل شدن از طریق سرخوشه باید به هم وصل شوند و آدرس مقصد را از سرخوشه ها بگیرند. گره ها بر اساس نوع کاربردهایشان در خوشه ها دسته بندی می شوند. شکل زیر مثالی از یک معماری پایگاه داده خوشه ای MANET را با سه خوشه که هرکدام توسط دایره جامع بزرگ با کلانیت های موبایل و سرورهای موبایل ارائه شده است که به ترتیب PDA/iphone|او aptop iconانشان داده شده است. فلش های بین ابزارها نشان دهنده رابطه بین آنها می باشد.
۱-۳- اساس الگوریتم خوشه بندی
MEW با الهام از الگوریتم خوشه سازی بر پایه معیا الگوریتم خوشه بندی وزن دار WCA، و در نظر گر سیستم جدید نرخ کاهش انرژی ما یک الگوریتم خوشه بندی وزن دار را پیشنهاد می کنیم، (اضافه بار و انرژی و متحرک) W"ا M نامیده می شود. برای ساختن یک ستون فقرات پایدار در MANET| ما بوسیله انتخاب گره هایی با وزن بالا در سرشاخه ها، جایی که وزن یک گره در ترکیبی از متحرک ژی و اضافه بار محاسبه می شود، استفاده می شود.
برای گرفتن تحرک از گره ها ما بطور کامل سرعت گره ها را در نظر نمی گیریم. این بدین دلیل است که محاسبه کمیت سرعت آسان است اما پیش ببینی جهت حرکت مشکل است. بدون جهت، تنها کمیت سرعت برای اینکه مشخص کند که یک گره کاندیدای خوبی برای سرشاخه شدن هست یا نه کافی نیست. برای مثال دو گره ای که سرعت کمی دارند و در دو جهت مخالف حرکت می کنند با گذشت زمان
