فایل – بررسی، شبیه سازی و بهبود الگوریتم های کاهش مصرف انرژی در شبکه …

procedure handlePacket(dio) “dio” received from neighbor j:
if (H( j) < H(i )) then
P(i ) = [j ];
H(i ) ← dio.hopcount;
else if (H( j ) = H(i )) then
P(i ) ← [P(i ); j ];
broadcast(dio);
end procedure

بررسی اثر افزایش رنج مخابراتی

یکی از نقاط قابل بهبود در الگوریتم UDDR برای دستیابی به توزیع ترافیک بهینه و ماکزیمم طول عمر، ایجاد والدهای بیشتر برای گرههای فرزند میباشد. هر چه تعداد مسیرها یا همان تعداد والدین گرهها بیشتر باشد، امکان توزیع ترافیک مابین آنها بیشتر فراهم میشود و دستیابی به تعادل در نرخ مصرف انرژی گرههای هم سطح میسرتر میگردد. یکی از راهکارهای دستیابی به شرایط فوق افزایش رنج مخابراتی گرهها با افزایش توان ارسال آنهاست. از این طریق گره میتواند با گرههای جدیدی که تا کنون از دسترس او خارج بودند ارتباط برقرار کند و اگر این گرهها دارای رتبه کمتری در گراف باشند از آنها به عنوان والدین جدید استفاده نماید. استفاده از رنج مخابراتی متغیر در شبکههای حسگر بیسیم توسط مراجع دیگری نظیر [۸۰] نیز مورد بررسی قرار گرفته است. ضمناً در ادوات سخت افزاری موجود نظیر ماژول XBee-Pro [81] نیز قابلیت تنظیم توان خروجی گرهها تا ۴ سطح مختلف تعبیه شده است.
به عنوان مثال را به عنوان یک برش از یک شبکه در نظر بگیرید. همانطور که مشخص است در این شبکه نمونه، گره هایی نظیر ۱۴، ۱۵، ۱۶و ۱۷ هیچ گونه قابلیت توزیع ترافیکی ندارند زیرا تنها دارای یک والد در گراف هستند. بدین ترتیب امکان دستیابی به تعادل انرژی مصرفی در گرههای ۷ و ۸ محدود شده و قاعدتاً یکی از آنها که در اینجا گره ۷ است، زودتر انرژی خود را از دست خواهد داد و در نتیجه بیش از نیمی از گره های شبکه قابلیت ارتباطی خود را با گره جمعکننده از دست میدهند.
 
شکل۴‑۱یک برش از شبکه
حال شرایطی را فرض کنید که در آن هر گره بتواند رنج مخابراتی خود را تا جایی افزایش دهد که حداقل ۲ والد داشته باشد. در این حالت گراف مسیریابی حاصل میگردد که در آن لینکهای قرمز ناشی از افزایش رنج مخابراتی حاصل شدهاند. همانطور که در شکل مشخص است، در شرایط همبندی جدید امکان تعدیل بار ترافیکی به نحوی که نرخ مصرف انرژی دو گره ۷ و ۸ برابر گردد، قطعاً وجود دارد و میتوان انتظار داشت که شبکه به حداکثر طول عمر خود دست یابد.
 
شکل ۴‑۲ برشی از شبکه بعد از افزایش رنج مخابراتی
باید توجه داشت که افزایش رنج مخابراتی علی رغم بهبود شرایط تعدیل بار، توان بیشتری را برای هر ارسال از گرهها طلب میکند که خود نرخ مصرف انرژی آنها را افزایش میدهد و در جهت کاهش طول عمر شبکه عمل میکند. روابط حاکم بر انتشار سیگنال رادیویی حاکی از این است که برای افزایش رنج مخابراتی گره به میزان a انرژی مصرفی برای ارسال هر بسته a² برابر خواهد شد.
از سوی دیگر افزایش رنج مخابراتی سطح تداخل مابین مسیرها و نتیجتاً تأخیر ناشی از دسترسی به کانال و احتمال بروز تصادم بستهها را در شبکه افزایش میدهد. این امر نیز باعث افت عملکرد شبکه میگردد. با توجه به این مسائل میتوان نتیجه گرفت که یک نقطه بهینهای در میزان افزایش رنج مخابراتی وجود داشته باشد که دستیابی به آن میتواند نتایج عملکردی بهتری نسبت به الگوریتم UDDR اولیه ایجاد نماید.
لازم به ذکر است که توان ارسال گرهها برای رعایت استانداردهای زیستمحیطی و همچنین جلوگیری از تداخل با سایر تکنولوژیهای باند آزاد، از یک حد استاندارد نباید بیشتر شود لذا در مسأله مورد بررسی، توان ارسال با پلههای کوچک افزایش یافته و در نهایت در صورت عدم افزایش سطح اتصال گره با دستیابی به حداکثر توان ارسالی، الگوریتم افزایش رنج بدون نتیجه متوقف میگردد.
نتایج شبیه سازی بخش ۱٫۴٫۵ نشان دهنده بهبود شرایط طول عمر شبکه و گذردهی بستهها در حالت افزایش رنج گرهها نسبت به دیگر الگوریتمها میباشد، که در جای خود مفصلاً تشریح خواهد گردید. با توجه به موارد فوق الذکر الگوریتم شبه کد لازم برای افزایش توان ارسالی گره تا دستیابی به سطح اتصال مورد نظر را نشان میدهد.
جدول ۴‑۲شبه کدالگوریتم افزایش توان ارسالی گره

Algorithm 2: Connectivity adjustment algorithm
Procedure CONNECTIVITY ADJUST(i)
If k then
While (no new neighbours found) and (Range(i) MaxRange) do
Range(i) ;
(i) (i);
(i) (i);
Nighbour detect;
end while
send (dis) to new nighbour;
end if

دانلود متن کامل این پایان نامه در سایت abisho.ir