کلمات کلیدی : شبکه های حسگر زیر آب الگوریتم های مسیریابی لوله مسیریابی بی سیم به یک حوزه پژوهشی داغ تبدیل شدند. در آغاز این شبکه ها مقدمه

Transcript

1 یک پروتکل مسیریابی مبتنی بر بردار در شبکه حسگر بی سیم زیر آب سید مجید مزینانی / دانشگاه بین المللی امام رضا (ع) مشهد smajidmazinani@imamreza.ac.ir / هادی یوسفی / دانشگاه آزاد اسالمی نیشابور uosefihadi@gmail.com/ مصطفی میرزایی / دانشگاه بین المللی امام رضا (ع) مشهد mostafa.mirzaie@imamreza.ac.ir / چکیده یکی از مهم ترین دغدغه های امروز پژوهشگران درشبکه های حسگربی سیم زیر آب با توجه به محدودیت ها و ویژگی های خاص محیط درون آب مساله ی مسیریابی است. این محدودیت ها شامل توپولوژی سه بعدی پهنای باند محدود تحرک گره تاخیرطوالنی انرژی محدود وهزینه ساخت است. پروتکل های مسیریابی جدید برای شبکه های زیر آب براساس مسیریابی حریصانه توسعه یافته اند. مشکل اساسی در UWSN1 هاپیداکردن یک مسیرکارآمد بین منبع و مقصد است تا بتواند با مصرف انرژی پایین تعداد بسته ی بیشتری را به مقصد برساند. در این پژوهش با بهبود الگوریتم VBF که یکی از روش های مرجع بوده و پروتکلی وابسته به شعاع لوله مسیریابی است الگوریتمی ارايه شده است که شعاع لوله را به صورت تابعی از ابعاد محیط برد و تعداد گره ها در نظر می گیرد. در نتیجه با تغییر یکی از این پارامترها شعاع لوله مسیریابی نیز تغییر خواهد کرد. اما به منظور مدیریت انرژی مصرفی گره ها تابعی وجود دارد که اگر انرژی باقی مانده گره دریافت کننده ی بسته خیلی کمتر از انرژی باقی مانده ی گره ارسال کننده باشد با کوچک کردن شعاع لوله مسیریابی شانس انتخاب شدن به عنوان گره هدایت کننده را کاهش می دهد تا گره های دیگر شانس بدست آوردن گره هدایت کننده بسته را به دست آورند. الگوریتم ارايه شده با پروتکل های VBF HHVBF و VBVA مقایسه شده است و نتایج شبیه سازی که به دست آمده از شبیه ساز NS-2 است حاکی از آن است که روش پیشنهادی توانسته با تکیه بر تغییر عرض لوله مسیریابی متناسب با تراکم شبکه مصرف انرژی کمتری را به ویژه در شبکه های با تعداد گره زیاد نسبت به سایر روش ها داشته باشد و همچنین در شبکه های غیرمتراکم بسته های بیشتری را نیز تحویل نماید. کلمات کلیدی : شبکه های حسگر زیر آب الگوریتم های مسیریابی لوله مسیریابی مقدمه شبکه ی حسگر بی سیم موضوع مورد عالقه ی بسیاری از پژوهشگران در سال های اخیر بوده و پیشرفت های قابل مالحظه ای نیز در این حوزه به وجود آمده است. در پایان قرن بیستم شبکه های حسگر بی سیم به یک حوزه پژوهشی داغ تبدیل شدند. در آغاز این شبکه ها تنها برنامه های کاربردی زمینی را پوشش می دادند اما در ادامه و با توجه به اهمیت پردازش اطالعات در سیاره ای که 70 درصد سطح آن از آب پوشیده شده است زمینه ی ورود این نوع شبکه ها به درون آب فراهم شد[.]1,2 تعدد تحقیق و پژوهش در این حوزه نشان از فصل نامه علمي - انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران - شاخه خراسان سال چهارم / شماره /7 تابستان

2 حوزههایی به میتوان کاربردها این جملهی از دارد. آن باالی کاربرد شهری مدیریت امنیت نظامی عملیات درمان و بهداشت قبیل از لپ مانند بزرگ سازههای استحکام ساختمانسازی محیطزیست میادین شناسایی دریایی نظارت مانند حیاتی عملیاتهای تونل و شناسایی ناوبری سونامی فاجعه از پیشگیری آلودگی تشخیص نفتی از بسیاری و اقیانوسشناسی به مربوط دادههای آوری جمع و معادن مهمی نقش مسیریابی پروتکلهای. کرد] 8-3 [ اشاره دیگر حوزههای پروتکل این UWSNها در میکنند. ایفا شبکه مدل طراحی در را میشود] 9 [. مقصد به مبدا از دادهها ارسال موجب که است مسیریابی به بستهها تحویل جهت کارآمد مسیریابی الگوریتم یک داشتن دقت با را آن باید شبکه طراح که میشود تلقی مهم امر یک مقصد ویژگیهای دارای آبی زیر حسگر شبکههای طرفی از نماید. انتخاب مسیریابی الگوریتم یک طراحی میشود سبب که هستند خاصی از: عبارتند ویژگیها این باشد. چالشزا و سخت آنها برای کارآمد به رادیویی سیگنالهای جای به صوتی سیگنالهای از استفاده 1- پویای بسیار توپولوژی 2- رادیویی. سیگنالهای سریع تضعیف دلیل به آب جریان توسط حسگر گرههای حرکت نتیجهی در که شبکه بآ کف در یا آب سطح در میتوان را گرهها برخی البته میآید. وجود بر مبتنی پروتکلهای طراحی نمود] [. مستقر ثابت بهصورت چالش و حیاتی امری شبکهها از نوع این برای انرژی مصرف کاهش میکنند کار باتریهایی بوسیله حسگر نودهای زیرا است برانگیز در صرفهجویی است. مشکلی کار آنها مجدد شارژ یا جایگزینی که این است.] 7 [در ها UWSN در نگرانی و دغدغه مهمترین انرژی میتواند که است شده ارايه بردار بر مبتنی مسیریابی روش یک مقاله داده ارسال فرآیند مسیریابی ی لوله عرض پویای متغیر از استفاده با به منجر که بیهوده ارسالهای از و کند کنترل مقصد به مبدا از را پروتکلهای با الگوریتم این نماید. جلوگیری میشود انرژی اتالف مقاله است.ادامه گرفته قرار مقایسه مورد VBVA و VBF HH-VBF و تحقیق پیشینه 2 بخش در است: شده سازماندهی صورت این به شده گرفته قرار بررسی و تحلیل مورد مختلف مسیریابی روشهای بخش در است. شده بیان 3 بخش در پیشنهادی الگوریتم است. نهایتا و دیگر روشهای با آن مقایسه و شده ارايه روش ارزیابی 4 میشود. بیان 5 بخش در نتیجهگیری پژوهش 2 -پیشینهی شبکه در مسیریابی الگوریتم چند بررسی و توضیح به بخش این در میپردازیم. آب زیر بیسیم حسگر VBF پروتکل 2-1 -بررسی زیرآبی حسگر شبکههای برای شده مطرح مسیریابی الگوریتم اولین جغرافیایی مسیریابی الگوریتم یک الگوریتم این است. VBF الگوریتم گره هر مکانی موقعیت است. کامل مکان تعیین یک نیازمند که است اطالعات میشود. زده تخمین سیگنال قدرت یا AOA 2 تکنیک با میشوند. حمل بستهها در 5 هدف گره و 4 میانی گره 3 منبع گره مکانی میشود تعیین مقصد گره تا منبع گره از بردار یک توسط انتقال مسیر گرههای تمام یگیرد. م قرار مسیریابی لوله یک وسط در بردار این و گره یک که زمانی هستند. بسته ارسال کاندیدای لوله این درون باشد مسیریابی لوله درون گره این چنانچه کند دریافت را های بست را بسته صورت این غیر در و میکند بسته )هدایت( ارسال به اقدام ]7,14[. یکند م حذف یدهد. م نشان را الگوریتم این از باال سطح دید یک )2-2( شکل پروتکل 15[VBF [ عملکرد 2: شکل 2 - نخستين از VBF یا بردار بر مبتنی هدایت مسیریابی پروتکل این است. آب زیر محیط برای شده ارايه مسیریابی پروتکلهای سیار و گرهها حرکت مساله که است شده ارايه هدف این با پروتکل پویا توپولوژی با محیطهایی در بتواند و نماید مرتفع را آنها بودن این باشد. آمد کار انرژی مصرف لحاظ از نیز و شود گرفته کار به در پروتکل این در است. موقعیت بر مبتنی پروتکل یک الگوریتم گره و مقصد مبدا گره مختصات یا مکانی موقعیت ارسالی بسته هر استفاده آن از مسیریابی عمل در تا میشود داده قرار هدایتکننده ]7,10[. شود تکنیکهای توسط گرهها مختصات يا مكاني موقعيت پروتکلVBF در مسیریابی عمل برای پروتکل این در میآید. بدست موقعیت تعیین میشود. استفاده» 7 مسیریابی»لوله و» 6 مسیریابی»بردار مفهوم از لوله و است مقصد تا مبدا گره از مستقیم خط یک مسیریابی بردار مسیریابی بردار مرکزیت با تنظیم قابل شعاع با استوانه یک یابی مسیر مسیریابی بردار توسط مقصد تا مبدا از بسته یک هدایت مسیر است. موقعیت گیرنده گره بسته یک دریافت ] 7 [.هنگام شود می مشخص دریافت آن از را بسته که قبلی کننده هدایت گره به نسبت را خود کافی اندازه به که بدهد تشخیص گره هرگاه مینماید. محاسبه نموده هدایت گره یک نقش در گره آن آنگاه است نزدیک مسیریابی بردار به میدهد قرار بسته درون را خود مختصات و میشود قلمداد کننده را بسته گره اینصورت درغیر میکند. هدایت بعدی گره به را آن و بسته هدایتکننده گرههای همه پروتکل این در نماید. می حذف مسیریابی بردار به نزدیک که دارند.گرههایی قرار ابی مسیر لوله درون حذف را دریافتی بستههای و نمیدهند انجام را هدایت عمل نیستند گرهها همه موقعیت اطالعات به نیاز پروتکل این 16[. میکنند] 7, این است. 8 مبداء سمت مسيريابي پروتكل يك پروتکلVBF ندارد. میشود. آغاز مبدا گره طرف از مسيريابي كه است معني بدین هر درون و میکند حمل را سادهای مسیریابی اطالعات بسته هر مکانی موقعیت ترتیب به كه مختصاتFP TP OP فیلد سه بسته میگیرد. قرار میباشند هدایتکننده و مقصد مبداء گرههای فیلد یک شامل بسته هر گرهها بودن سیار ویژگی از پشتیبانی برای ناحیهای به بسته یک هرگاه ميباشد. انتقال دامنهی یا Range نام به استفاده با بسته آنگاه برسد. است شده تعیین فیلدTP توسط که را ارسال محدوده دارد قرار انتقال دامنه فیلد درون که مقداری از بسته هر در میگردد. ارسال سیلآسا بهصورت و میکند مشخص اندازه به اینکه تعیین برای گرهها که دارد وجود Radius بنام فیلد یک واقع مینمایند.در استفاده آن از نزدیکاند مسیریابی بردار به کافی فیلدRadius و مسیریابی بردار تا فاصلهاش مقایسه طریق از گره یک فصلنامه تابستان چهارم/شماره 7 / سال 36

3 شقن ایفای بسته هدایتکننده بهعنوان میتواند میکندکه مشخص به کافی اندازه به که گرههایی VBF پروتکل در خیر] 7 [. یا کند قرار مسیریابی لوله داخل واقع در ویا هستند نزدیک مسیریابی بردار شبکههایی در مساله این میدهند. انجام را بسته هدایت عمل دارند یکدیگر به نزدیک گرهها و شدهاند داده توسعه چگال بهصورت که ارسالی بستههای حجم افزایش و انرژی مصرف به منجر دارند قرار این در بنابراین میشود. پروتکل سربار افزایش نهایت در و غیرضروری اتخاذ متراکم شبکههای با رابطه در مناسبی سیاست میباید پروتکل و گرهها تراکم میزان تعیین و بررسی موجود حلهای راه از یکی شود. VBF پروتکل گرههاست. تراکم حسب بر مسیریابی لوله شعاع تنظیم میگیرد. بهره مشکل این رفع جهت سازگار خود الگوریتم یک از ]15,7[ سنجش جهت مطلوبیت فاکتور نام به مفهومی از الگوریتم این.در میکند استفاده بسته هدایت عمل برای گره یک بودن مناسب هدایت گره F گره و است سینک گره s0 و مبدا گره کهs1 s0s1 بردار زیر بهصورت A گره برای مطلوبیت فاکتور میزان است قبلی کننده. شود می محاسبه (1) تا A گره بین فاصله d و s0s1 بردار برروی A گره 9 تصویر p که محدوده R متغیر است fa بردار و fs0 بردار بین θزاویه و F گره مفهوم )3-2(.شکل است مسیریابی لوله شعاع w متغیر و ارسال تعریف اساس.بر میدهد نشان را آن پارامترهای و مطلوبیت فاکتور بردار به نزدیک گره هر برای که میگردد مشاهده مطلوبیت فاکتور ]0,3[ بازه در گره هر مطلوبیت فاکتور 0<p<wمقدار یعنی مسیریابی معنی بدین صفر به مطلوبیت فاکتور میزان بودن.نزدیک دارد قرار ]7,15[. است نزدیکتر بهینه موقعیت به گره که است مطلوب گره به نسبت باالتری اولویت سازگار خود الگوریتم این اصوال 16[. 15, ]7, یابد ادامه بسته نقل و حمل تا میدهد لوله شعاع به برداربسیارحساس بر مبتنی مسیریابی پروتکلهای به توجه با مسیریابی درلولهی گرهها از برخی هستند. مسیریابی هستند داده ارسال معرض در طورمداوم به دارند که خاصی موقعیت پروتکلهای همه میشود. گره زودتر مرگ باعث مساله این که کمی کارایی اما هستند قوی مانندVBFمقیاسپذیر مکان بر مبتنی شبکههای در پروتکل کارایی همچنین دارند. انتها به انتها تاخیر در است] 17 [. پایین غیرمتراکم HH-VBF پروتکل 2-2 -بررسی است شده HH-VBFمطرح الگوریتم VBF مشکالت رفع منظور به از HH-VBF الگوریتم است. گام به گام VBF درواقع الگوریتم این. و گرهها کل مکان تعیین به نیازمندی نظیر ویژگیها از بسیاری نظر این اصلی تفاوت است. VBF الگوریتم مسیریابی شبیه لوله از استفاده یکتا مجازی لوله یک VBF الگوریتم در که است این در الگوریتم دو هر در HH-VBF الگوریتم در ولی میشود ایجاد سینک تا منبع از رویکرد یک اينرو از میشود. ایجاد مسیردهی مجازی لوله یک گام یک )2-4( شکل میشود. استفاده مسیریابی عملیات در گام به گام 13[. 15, یدهد] 7, م نشان را الگوریتم این اجرای از باال سطح دید یک از بسته یک دریافت محض به گره هر HH-VBF الگوریتم در محاسبه را بسته آن سینک تا فرستنده از بردار میانی یا منبع گره از کمتر فاصله اگر یکند. م برآورد را بردار آن تا فاصله سپس و نموده بسته هدایت جهت الزم شرایط گره این باشد مسیریابی لوله شعاع میشود. بسته هدایت جهت کاندیدا یک به تبدیل نرو ای از و دارد را پروتکلHH-VBF عملکرد 2: 4- شکل گره مطلوبیت فاکتور مفهوم : شکل 2-3 بردار نزدیکی در کننده هدایت گره اگر VBF پروتکل در یک برای را بسته کرد آن پیدا هدایت برای را مسیریابی گرهای زمانی دوره این دارد. می نگه سازگاری ایجاد منظور زمانیبه دوره توسط شرایط واجد گره هر دیگر عبارت به دارد. نام Tadaptation به که میاندازد تاخیر به را بستههایی نقل و حمل زمانی بازه یک میشود. محاسبه زیر شرح (2) است V0 سرعت شده تعریف پیش تاخیراز Tحداکثر delay آن در که برابر معموال که است آب در صوتی سیگنالهای انتشار است. هدایتکننده و گره این بین فاصله d و 1500 است M / s زیادی مسیرهای میتواند غیرمتراکم شبکههای در پروتکلHH-VBF ]17[. دارد مسیریابی لوله شعاع به کمتری حساسیت و بیابد را ایجاد و گام به گام روش نمودن اتخاذ علت به الگوریتم این همچنین دارد VBF به نسبت را بهتری بسته تحویل نرخ مسیر هر در لوله آن حتما باشد داشته وجود شبکه در خلوت مسیری که صورتی در و که شبکههایی در و دارد باالیی انرژی مصرف اما کرد. خواهد پیدا را نیست] 15 [. کارا VBF اندازه به باشد زیاد گرهها تحرکت VBVA پروتکل بررسی 2-3- گره انتخاب برای VBF و HH-VBF نظیر مسیریابی پروتکلهای سیاست کارگیری.به میکنند استفاده حریصانه روش از بعدی گام ممکن مثال بهعنوان نیست. موفقیتآمیز موارد همه در حریصانه هدایت برای مناسب را همسایگانش از یک هیچ نتواند گره یک است کند. هدایت بعدی گام به را بسته نمیتواند بنابراین بیابد بسته میگویند. مسیریابی چاله مفهوم این به مسیریابی پروتکلهای در شبکههای در چاله از اجتناب جهات استکه پروتکلی نخستين VBVA فصلنامه تابستان چهارم/شماره 7 / سال 37

4 زیر آب ارايه شده است.این پروتکل از دو مکانیزم برای عبور از چاله استفاده میکند. نخست مکانیزم Vector-Shiftو دوم مکانیزم Back-.Pressure در پروتکل VBVA وقتی یک گره تشخیص وجود چاله برای یک بسته را داد سعی میکند تا با تعویض بردار هدایت بسته از چاله عبور کند. اگر گره هیچ عمل هدایت بستهای را در بردار جدید نشنود بهعنوان گره نهایی در نظر گرفته میشود. مکانیزم Vector-Shift برای یک گره پایانی نمیتواند مسیر جایگزینی پیدا کند و در این حالت باید از مکانیزمBack-Pressure استفاده شود. در مکانیزم Back-Pressure وقتی یک گره تشخیص میدهد که یک گره نهایی است بسته را به عقب هدایت میکند. این کار تا زمانی که بسته به گرهای برسد که بتواند از مکانیزم Vector-Shift استفاده کند ادامه مییابد ] [.این روش توانسته مسالهی حفره را حل نماید. مکانیزم اجتناب از حفره باعث ایجاد چندین بردار حمل میشود که منجر به بهبود و استحکام شبکه میشود] 17 [.در صورت بروز حفره و استفاده از مکانیزم اجتناب از حفره مصرف انرژی بیشتری نیاز است. ضمنا سربار اضافی به خاطر استفاده از مکانیزم اجتناب از حفره تولید میشود. همچنین در صورت وجود حفره تاخیر زیادی در شبکه ایجاد میشود. 3 -پروتکل پیشنهادی VBF یکی ازالگوریتمهای مسیریابی درشبکههای حسگر بیسیم زیرآبی است. در پروتکل VBF گرههایی که درمحدوه شعاع لوله مسیریابی باشند برای هدایت بسته به کارگرفته میشوند. بنابراین زمانیکه شعاع لوله مسیریابی بزرگ باشد تعداد گرههای شرکتکننده به منظور هدایت بسته بیشتر میشود. در این صورت انرژی بیشتری مصرف خواهد شد و اگرشعاع لوله کم باشد تعداد گرههای کمتری به منظور هدایت بسته به کارگرفته میشوند. دراین صورت نیز ممکن است بستههای کمتری توسط سینک دریافت شود. مادر روش پیشنهادی شعاع لوله را بهصورت تابعی از ابعاد محیط بردگره و تعدادکل گرهها درنظر گرفتیم. برای اینکه بتوانیم انرژی مصرفی گرهها را مدیریت کنیم انرژی باقیمانده گرهها را نیزدرنظرگرفتیم. الگوریتم ارايه شده مشابه الگوریتمVBF استولی تفاوتهای زیر رابا آن دارد. 1- انرژی باقیمانده و 2- عرض لوله متغیر. در روش پیشنهادی هربسته شامل موقعیت مبدأ و مقصد ارسال کننده وهمچنین انرژی باقیمانده است.مسیر ارسال بهوسیله بردار بین مبدأ و مقصد مشخص میشود. اگر یک گره تعیین کند که به اندازه کافی به بردار مسیریابی نزدیک است)اگرازیک حدآستانه کمترباشد( موقعیت محاسبه شده خود و همچنین انرژی باقیمانده خودرادرداخل بسته قرار میدهد و آن را ارسال میکند در غیر این صورت بسته را حذف میکند. بنابراین مسیر ارسالی بهصورتی کلوله مجازی از منبع به مقصد است و گرههای حسگر داخل این لوله شایستهی ارسال دادهها هستند. فاکتور مطلوبیت به مانند الگوریتم VBF و طبق رابطه )1( محاسبه میگردد. اگر فاکتور مطلوبیت a مقدار بزرگی داشته باشد در این صورت گره برای ارسال بسته مناسب نیست. اگر فاکتور مطلوبیت a نزدیک به صفر باشد به این معنی است که گره به بهترین موقعیت نزدیک شده است. هنگامی که یک گره بستهای را دریافت میکند اول موقعیت خود را محاسبه میکند و تعیین میکند که آیا در داخل لوله مسیریابی قرار دارد یا خیر. اگر در داخل لوله مسیریابی T adaptation نگه میدارد. که این باشد گره بسته را برای یک فاصله زمانی مقدار نیز به مانند الگوریتم VBF و از رابطه )2( بهدست می آید.در T adaptation اگریک گره بستههای دیگری ازطرف دیگر مدت زمان گرهها دریافت کند دراین صورت گره فاکتورمطلوبی تا برای همه آنها محاسبه میکند. اگر فاکتور مطلوبیت بین (3>α>0) باشد. بسته را ارسال میکند در غیر اینصورت بسته راحذف میکند. هرگره زمانی که بستهای را دریافت میکند ابتدا بررسی میکندکه آیا درداخل شعاع محاسبه شده قرار داردیا خیر.در ادامه الگوریتم پیشنهادی در قالب یک شبه کد آورده شده است. Algorithm 1Proposed Protocol 1: pr = r_residual_energy / f_residual_energy 2: width = width_1 * Pr 3: if (projection (pkt) Width) then 4: return true; 5: else 6: return false; عرض لوله بهصورت زیرتعریف می شود: 7: end if (3) (4) که x,y,zاندازه محیط nتعدادگرهها و R محدوده انتقال گره است. در روابط باال هر چقدر محیط بزرگ باشد و تعداد گرهها و محدوده انتقال ارسال بسته کمتر باشد شعاع لولهی مسیریابی باید بیشتر شود تا تعداد گرههای بیشتری داخل لوله مسیریابی قرار گیرند و برعکس هر چقدر تعداد گرهها بیشتر و محدوده انتقال ارسال بزرگتری وجود داشته باشد مقدار Width که همان شعاع لوله مسیریابی است باید کمتر شود. در نتیجه برخالف الگوریتم VBF روش پیشنهادی شعاع لوله مسیریابی مقدار ثابتی ندارد.طبق شبه کد مقدار width در دو مرحله محاسبه میشود. ابتداwidth_1 براساس رابطه )3( محاسبه میشود. سپس مقدار بهدست آمده را در متغیر pr ضرب میکنیم. درخط اول شبه کد به نحوه ی محاسبهی مقدار pr اشاره شده است که متغیر r_residual_energy میزان انرژی باقیماندهی گره دریافت کننده و متغیر f_residual_energy میزان انرژی باقی مانده گره هدایت کننده است.به عنوان مثال درشکل) 3-1 ( گرهF بستهای را ارسال وگرهA آن را دریافت کرده است. حال گره A باید بررسی کندکه آیا درداخل لوله مسیریابی قرار دارد یا خیر. فرض میکنیم مقدار انرژی باقیمانده گره A نسبت به گرهF کمتر باشد. اگربا استفاده ازالگوریتمVBF بسته را ارسال کنیم گرهA درداخل لوله مسیریابی است وبسته را ارسال خواهدکرد بدون اینکه انرژی باقیمانده گره A رادرنظر بگیرد.در خط دوم شبه کد مقدارwidth_1 درpr ضرب خواهدشد لذاwidth نهایی بهصورت رابطه زیرمحاسبه میشود. (5) به این دلیل که انرژی باقیمانده گره A نسبت به گره F کمتر است بنابراین pr یک مقدارکمتر از یک خواهد بود. بنابراین گره A در روش پیشنهادی ما ممکن است بسته را ارسال نکند. چون انرژی باقیماندهاش نسبت به گره Forwarder کمتراست. خط سوم شبه کد فصلنامه علمي- انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران-شاخه خراسان 38 سال چهارم/شماره 7 / تابستان 1396

5 خیر. یا و دارد قرار یابی مسیر لوله داخل در گره آیا که میکند بررسی ارزیابی و 4 -عملکرد پیشنهادی پروتکل عملکرد شکل 3-1 : سیستم مدل فرضیات بررسی شبیهسازی جزئیات به ورود از قبل است: شده آورده ادامه در فرضیات این است. ضروری و الزم میدانند. را خود موقعیت گرهها - میباشند. یکسان ساختاری دارای و همگن گرهها همه - هستند. ثابت خود موقعیت در مقصد و مبداء گرههای - و نمیکنند استفاده مجدد شارژ برای خورشید انرژی از گرهها - میشود. خارج شبکه از شده تخلیه آن انرژی که گرهای VBVA و HH-VBF و VBF پروتکلهای با پیشنهادی الگوریتم منظور به NS-2 افزار نرم از است. گرفته قرار مقایسه مورد و ارزیابی رد شبیهسازی پارامترهای به است. شده استفاده روشها شبیهسازی است. شده اشاره 1-4 جدول سازی شبیه افزار نرم بررسی مورد مساحت گره تعداد انتقال دامنه یابی مسیر لوله عرض بسته اندازه سازی شبیه زمان مدت اولیه انرژی ارسال زمان در انرژی مصرف میزان زمان در انرژی مصرف میزان دریافت زمان در انرژی مصرف میزان استراحت منبع آدرس مقصد آدرس سازی شبیه پارامترهای 4-1: جدول NS2 version 2.30(Aqua-sim) 1000m x 1000m x 500m m 100m 50 Bytes 1000s w 0.75w )500,900,900( )0,100,100( شبکه کل انرژی مصرف میانگین شده بررسی که فاکتوری نخستين نمودار به 4-1 شکل در و آن مقادیر به 4-2 جدول در که است است. شده اشاره آن تغییرات مختلف پروتکلهای در انرژی مصرف :میزان 4-1: شکل مختلف پروتکلهای در دریافتی بستههای شکل 4-2 :تعداد فصلنامه تابستان چهارم/شماره 7 / سال 39

6 شکل 4-3 :میزان انرژی مصرفی با انرزی اولیه 100 ژول شکل 4-4 : تعداد بسته های دریافتی با انرزی اولیه 100 ژول شکل 4-5 :میزان انرژی مصرفی با انرزی اولیه 10 ژول شکل 4-6 :تعداد بسته های دریافتی با انرزی اولیه 10 ژول فصلنامه علمي- انجمن مهندسین برق و الکترونیک ایران-شاخه خراسان 40 سال چهارم/شماره 7 / تابستان 1396

7 انرژی( مصرف )میانگین سازی شبیه از حاصل نتایج : 4-2 جدول انرژی مصرف میانگین گرهها تعداد VBF HH-VBF VBVA MY-VBF غیرمتراکم شبکه که ابتدا در پیشنهادی روش که میگردد مالحظه چه هر ولی دارد دیگر روشهای با برابر تقریبا انرژی مصرف است عملکرد میگردد متراکمتر شبکه و میشود افزوده گرهها تعداد بر مصرف 2500 از بیشتر گره تعداد از که جایی تا کرده پیدا بهتری رد همانطور میکند. پیدا ها روش سایر به نسبت پایینتری انرژی گرهها تعداد چه هر شد داده توضیح شده ارايه روش جزئیات در که بستههای تا گردد بیشتر باید مسیریابی لولهی شعاع باشد کمتر لوله شعاع افزایش با دیگر طرفی از شود. هدایت مقصد به بیشتری از میکنند. مصرف را بیشتری انرژی بسته هدایت منظور به گرهها از بیش شده ارايه روش مصرفی انرژی غیرمتراکم شبکههای در اينرو شعاع میگردد افزوده گرهها تعداد بر چه هر اما است. دیگر روشهای برای کمتری انرژی آن نتیجه در و شده کمتر نیز مسیریابی لوله نیز دریافتی بستههای تعداد میانگین میگردد. مصرف بستهها هدایت نمودار به و 4-3 جدول در آن مقادیر به که است فاکتوری دومین است. شده اشاره 4-2 شکل در آن تغییرات دریافتی( بستههای تعداد )میانگین سازی شبیه از حاصل نتایج 4-3: جدول دریافتی بستههای تعداد میانگین گرهها تعداد VBF HH-VBF VBVA MY-VBF انرژی مصرف میزان با برابر تقریبا انرژی مصرف پیشنهادی پروتکل بیشتری بستههای تعداد که است حالی در این و دارد VBF پروتکل را VBVAوVBF پروتکل دو عملکرد و نماید می تحویل سینک به را باالتری توان که گرههایی پیشنهادی پروتکل در بخشد. می بهبود و بسته دریافت برای بیشتری شانس دارند خود کنندهی ارسال از لوله شعاع کاهش و افزایش با همچنین و داشت خواهند را آن ارسال شده ارايه روش در سینک به رسیدن برای گامها تعداد مسیریابی تنها نه پیشنهادی روش انرژی مصرف اينرو از است. یافته کاهش بستههای تعداد بلکه است شده کمتر مقایسهای روشهای سایر از شبکه در بهویژه VBVA و VBF روشهای به نسبت نیز دریافتی بیشترین که نیز HH-VBF الگوریتم است. یافته بهبود غیرمتراکم شبکه به نیز را زیادی مصرفی انرژی است دارا را تحویلی بسته تعداد بآ زیر بیسیم حسگر شبکههای در موضوع این و میکند تحمیل ایجاد را مشکالتی میتواند است انرژی حفظ آن چالش مهمترین که و شده ارايه روش مصرفی انرژی معیار بودن نزدیک به توجه با نماید. هر در اولیه انرژی میزان در تغییر ایجاد با تا است الزم VBF پروتکل 4-4 و 4-3 کنیم.شکلهای بررسی را دقیقتری مقایسات روش دو اولیه انرژی با و روش دو هر در را تحویلی بسته تعداد و انرژی تغییرات و انرژی تغییرات 4-6 و 4-5 شکلهای و میدهد نشان ژول 100 ژول 10 اولیه انرژی با و روشها از یک هر در را تحویلی بسته تعداد میکند. بیان شدن بهتر شاهد گرهها اولیه انرژی کاهش با که میگردد مالحظه نسبت انرژی مصرف میزان حفظ با هستیم. شده ارايه روش عملکرد میشود. سینک تحویل نیز بیشتری بستههای تعداد VBF پروتکل به لوله عرض تغییر بر تکیه با توانسته پیشنهادی روش که است واضح در بهویژه را کمتری انرژی مصرف شبکه تراکم با متناسب مسیریابی و باشد داشته روشها سایر به نسبت زیاد گره تعداد با شبکههای تحویل نیز را بیشتری بستههای غیرمتراکم شبکههای در همچنین شامل شبکه و بوده مهم مصرفی انرژی که کاربردهایی در لذا نماید. تحویلی بسته تعداد که کاربردهایی در همچنین و است زیاد گره تعداد شده ارايه الگوریتم است کمتری تراکم دارای شبکه و دارد اهمیت میگردد. پیشنهاد شبکه طراح به مسیریابی پروتکل یک منظور به 5 -نتیجهگیری الگوریتم بر مبتنی بردار بر مبتنی نقل و حمل پروتکل یک مقاله این در ارايه UWSNها در مس یریابی چالشهای ب ه رس یدگی برای VBF شبکههای در مس یریابی برای مرجع پروتکل یک اس ت. VBF شده با مقایسه در آن عملکرد و میشود محسوب آب زیر بیسیم حس گر انرژی مصرف و قوی مقیاسپذیری دارای پخش ی همه پروتکلهای آن فقط که اس ت دلیل این نیزبه روش این کارامدی اس ت. کارآمد درگیر دارند قرار یابی مس یر لوله مس یر در که گرههایی از دس ته دارد.در کارآمدی انرژی مصرف بنابراین میشوند دادهها نقل و حمل لوله شعاع به وابس ته پروتکلی VBFکه الگوریتم بهبود با پژوهش این را لوله شعاع که است شده ارايه مسیریابی الگوریتم است مس یریابی در میگیرد. نظر در گرهها تعداد و برد محیط ابعاد از تابعی بهص ورت تغییر نیز مس یریابی لوله ش عاع پارامترها این از یکی تغییر با نتیجه وجود تابعی گرهها مصرفی انرژی مدیریت منظور به اما کرد. خواه د کمتر خیلی بسته ی کننده دریافت گره باقیمانده انرژی اگر که دارد شعاع کردن کوچک با باشد کننده ارس ال گره ماندهی باقی انرژی از را هدایتکننده گره بهعنوان ش دن انتخاب شانس یابی مس یر لوله هدایت گره آوردن بدس ت ش انس دیگر گرههای تا میدهد کاهش پروتکلهای ب ا ش ده ارايه الگوریتم آورند. بهدس ت را بس ته کننده شبیهسازی نتایج و اس ت شده مقایس ه VBVA و VBF HH-VBF عرض تغییر بر تکیه با توانسته پیشنهادی روش که است آن از حاکی به را کمتری انرژی مصرف ش بکه تراکم با متناسب مس یریابی لوله بس تهی تحویل همچنین و زیاد گره تع داد با های ش بکه در وی ژه س ایر به نس بت کمتر تراکم با ش بکههای در ویژه به را بیش تری باشد. داشته روشها پينوشتها 1Under Water Wireless Sensor Networks 2 Angle Of Arrival 3 Sender Node 4 Forwarder node 5 Target node 53 صفحه در ادامه فصلنامه تابستان چهارم/شماره 7 / سال 41