طراحی و شبیه سازی یک پروتکل جدید برای همگام سازی ساعت در شبکه های حسگری بیسیم

در این پایان نامه مساله همگام سازی ساعت در شبکه های حسگری بیسیم بررسی شده است. مساله همگام سازی را می توان در دو گام بررسی نمود. مرحله اول نحوه ی همگام سازی بین جفت گره های موجود در شبکه است. این مرحله پیش نیازی برای همگام سازی کل شبکه محسوب می شود. پس از همگام سازی در کل شبکه هر گره تخمینی از ساعت محلی سایر گره ها را در دسترس خواهد داشت. توپولوژی شبکه، محیط اطراف و کاربرد شبکه می تواند در انتخاب جفت گره هایی که باید با هم همگام شوند موثر باشد. در این پایان نامه، در گام اول، نحوه همگام سازی بین جفت گره های موجود در شبکه را بررسی نموده ایم. برای همگام سازی هر جفت گره موجود در شبکه، همواره نیاز است تا پیام هایی بین دو گره مبادله شود. هر چه تعداد این پیام ها بیشتر شود دقت همگام سازی افزایش می یابد. از طرف دیگر هر چه تعداد پیام های ارسالی توسط یک گره بیشتر باشد، انرژی مصرف شده آن گره افزایش می یابد. در شبکه های حسگری بیسیم با توجه به کاربرد و ویژگی های آن، منبع انرژی قابل دسترس هر گره محدود است. بنابراین همواره باید مصالحه ای بین انرژی و دقت همگام سازی بین گره ها وجود داشته باشد. به منظور تبیین این مساله، سعی کرده ایم تا با تعیین دقیق رابطه ی بین دقت و تعداد پیام های مبادله شده، این مصالحه و نحوه انجام آن را نشان دهیم. همچنین در این پایان نامه یک روش همگام سازی جفت گره به منظور کاهش مصرف انرژی معرفی نموده ایم. در این روش در حین همگام سازی دو گره، سایر گره های موجود در همسایگی آن دو، با استفاده از خاصیت شنوایی در شبکه های بیسیم و با تخمین mle با آن ها همگام می شوند و به این ترتیب در انرژی مصرفی در شبکه صرفه جویی می شود، نتایج شبیه سازی برای نشان دادن این ادعا نیز نشان داده شده است. در نهایت با استفاده از حلقه های تشکیل شده در شبکه دقت همگام سازی بهبود یافته و مقابله با خطا در شبکه افزایش می یابد. نتایج حاصل از شبیه سازی در زمانی که از خاصیت حلقه های شبکه استفاده شده است و همچنین در حالت مورد معمول مورد مقایسه قرار گرفته و نتایج حاصل، کاهش پیام های ارسالی و در نتیجه کاهش مصرف انرژی را نشان می دهد. در مرحله بعد همگام سازی در کل شبکه را مورد بررسی قرار داده ایم. در این راستا برای هر لینک یک تابع هزینه در نظر گرفته شده است که نشان دهنده تعداد پیام های مورد نیاز برای همگام سازی دو گره متصل به آن لینک است. در ادامه با حل یک مساله بهینه سازی و با در نظر گرفتن اینکه هر گره تنها می تواند خود را با یک گره ی دیگر همگام سازد، تعداد کل پیام های ارسال شده کاهش می یابد. نتایج شبیه سازی این کاهش را به وضوح نشان می دهند. در نهایت با ارائه یک الگوریتم توزیع شده نحوه پیاده سازی مساله بهینه سازی به شکل توزیع شده معرفی و ویژگی های آن اثبات شده است.