View
49
Download
1
Category
Tags:
Preview:
Citation preview
MACمروري بر پروتكل در
شبكه هاي حسگر بي سيم زيرآب
زهره ايزدپناه
92131565
تهيه شده در دانشكده مهندس ي كامپيوتر
مطالبسرفصل
مقدمه مطالعاتيمحور
كاربردUWSNها پروتكلMac؟امواج صوتي
زيرآبويژگي هاي محيط اكوستيك چالش هاي طراحي پروتكل مك برايUWSNها پروتكل هاي مكContention Free
پروتكل هاي مكContention Based هيبريديپروتكل هاي مكجمع بنديچالش ها و تحقيقات آيندهمنبع
مقدمه
◦UWSNs(Under Water Sensor Networks) ،شبكه هاي حسگر زير آب.كاربرد گسترده اي در زمينه هاي نظامي و غيرنظامي دارند
شبكه هايUWSN ها بر خالف شبكه هاي زميني كه از امواج.استفاده مي كنند، متكي بر امواج صوت هستراديويي
هاUWSNكاربرد
مانيتور محيطي◦فراهم كردن امكان مانيتور آلودگي هاي بيولوژيكي،شيميايي و هسته اي
آبزير انفجارهاي ◦اكتشاف ميدان هاي نفتي،مخازن،تعيين مسير كابل
پيشگيري از فاجعه◦در باره زمين لرزه و سوناميهشدار اندازه گيري و
كمك ناوبري ◦شناسايي خطرات در بستر دريا،محل سنگ هاي خطرناك و عمليات عمق سنجي
نظارت تاكتيكي توزيع شده◦شناسايي و هدف قراردادن سيستم هاي نفوذ
كشف معدن◦ارزيابي سريع محيط زيست و تشخيص معدن
Macپروتكل
پروتكل مك وظيفه هدايت گره ها در دسترس ي به مديا وايرلس◦.اشتراكي را برعهده دارد
مصرف
يبهينه انرژ
جلوگيري از
بروز كاليژن
عدالت بين
نودهاتاخير كم
امواج صوتي؟
راكوتاهيمسيروشدهضعيفسرعتبهراديوييامواجزيرآب،در◦.كنندميطي
پديدهوشوندميجذبآبتوسطنوريهايسيگنال◦
Scatteringدهدميرخ.
.شوندميضعيفكمترراديوييونوريامواجبهنسبتصوتيامواج◦
ويژگي هاي محيط اكوستيك زيرآب
برابر امواج راديويي5•
وابسته به دما، شوري آب و عمق آب•غيرتاخير انتشار زياد و مت
ايينپهناي باند و ديتا ريت پ.مي شود100kb/Sديتا ريت سنسورهاي اكوستيك زير آب به سختي باالتر از •
نويزلزره هانويزهاي ناش ي از دستگاههايي نظير پمپ و نويزهاي طبيعي نظير زمين•
انرژي دستگاههاي زير آب باالتر مصرف•
كار با باتري و سخت بودن شارژ مجدد•مصرف انرژي
بيت ريت خطا باالISIو ايجاد fading , multi pathبدليل •
برايMacچالش هاي طراحي پروتكل UWSNها
توپولوژي شبكه◦پراكنده يا متراكم
Synchronizationيكسان سازي يا ◦زماني بين نودها كار مي كند كه نقش در تاخير Synchronizationپروتكل مك بر اساس
.شبكه دارد
◦Hidden & Exposed Node.هستندCollision Avoidanceاز مشكالت مهم در شبكه هاي مبتني بر رقابت
Handshakingتاخير باال در ◦
Handshakingها و بسته هاي كنترلي UWSNبيت ريت پايين كانال در شبكه هاي
برايMacچالش هاي طراحي پروتكل UWSN(ادامه)ها
كاليژن اتالف انرژي در ◦.گردداتالف انرژي در ارسال بسيار باالست بنابراين بايد از كاليژن جلوگيري شود يا حداقل
Centralized Networking
◦Near-Far Problem
FDMAمبتني بر Macپروتكل هاي
FDMA
Frequency Division Multiple Access
OFDMAModulationMulticarrierنوع خاص ي از
عمود برهم كاليژن sub crarrierارسال همزمان نودها با استفاده از
وجود دارد
دو چند مسيرگي و محدوديت پنهاي باند را از بين مي بر fadingاثر
UW-OFDMAاوليه Powerو OFDMAمبتني بر پارامتر هاي
جلوگيري از ارسال مجدد بسته ها
مصرف بهينه انرژي
،بدليل پهناي باند محدودFading وmulti path روشFDMA برايUWSNها مناسب نيست.
TDMAمبتني بر Macپروتكل هاي
انعطاف پذيري باالتر، كاهش نرخ كاليژن : مزايا.
قي داردنرخ استفاده از كانال پايين، نياز به هماهنگي دقي: معايب.
بررس ي پروتكل هايTDMAاز سه ديدگاهغلبه بر مشكل استفاده از كانال1.
كاهش تاخير2.
Synchronizationبهبود 3.
TDMAمبتني بر Macپروتكل هاي (كانالبر مشكل استفاده از غلبه )
اده غلبه بر مشكل استف
از كانال
ACMENet ST-MAC ST-CG SST-MAC C-MACUD-
TDMAPR-MAC
DSSS MAC
SYNC MAC
CDMAبر مبتنيMacپروتكل هاي
عاتاستفاده همزمان از باند فرکانس ی با استفاده از کد کردن اطال
CDMA
CDMA-BPOCA-CDMA
MAC
يسهمقا
FDMAر آبيت باند فرکانس ی ز يل محدوديناکارا بدل◦
TDMA
باالانتشار ر يتاخ-Synchronizationمشکل ◦
CDMA◦Near-Far Problem
مبتنی رقابتMacپروتكل هاي
Contention Based Mac Protocols
Random Access
CSMA ALOHA
Handshaking
Single Channel
Multi Channel
مه است که از هاين روش مزيت اين . ابی به کانال رقابت می کننديگره ها برای دست.باند فرکانس ی استفاده می شود
RANDOMمبتني برMacپروتكل هاي
ACCESS(ALOHA)
ALOHA
ALOHASLOTTED
ALOHAPDT-
ALOHAALOHA-
CSALOHA-
ANSA-
ALOHAISA-
ALOHA
RANDOMمبتني برMacپروتكل هاي
ACCESS(Carrier Sense Multiple Access or CSMA)
CSMA
Ordered CSMA
PDAPUASN-MAC
TONE-LOHI
HAND SHAKINGمبتني برMacپروتكل هاي
HAND SHAKING
چند کاناله
RCA MAC
COPE-MAC
MM-MAC
UIMO-MAC
CUMAC
DC-MAC
تک کاناله
بهبود مصرف
انرپی
SLOTTED FAMA
DACAP
MACA_MN
تاخير انتشار
MACA-U
PCAP
APCAP
RIPT
DOTS
CS-MAC
ز عدالت واستفاده بهتر ا
کانال
R_MAC
RMAC-M
ROPA-RIC-MAC
SF-MAC
WSF-MAC
هيبريدیMacپروتكل هاي
HYBRID MAC PROTOCOLS
سس ترکيب چندين تکنيک مديا اک
و پروتکل مک
HSR-TDMA
کالستر کردن سنسورها
TDMA برای ارتباطاتخارج از کالستر
CDMA ارتباطات داخل
کالستر
H-MACمبتنی بر
Contention Free و
Random Access
مصرف پايين انرژی
Collision Avoidance
P-MAC
Contention Free+ Slotted
MACA
UW-MAC
UWMAC+ALOHA
ارسال بسته های سيگنالی با
ALOHAا و ارسال بسته ديت
CDMAبا
PLAN
CDMA برایدسترس ی به مديا و
MACA قبل از
ارسال ديتا
جمع بندی
پروتکل هایContention Free مشکلSynchronization را داشتند و رویدر آنها Near-Farمشکالت . کم کردن تاخير و باال بردن بهره وری متمرکز بودند
.وجود داشت
که بهره از مزايای پروتکل های مختلف استفاده کرده بودهيبريدیپروتکل های.توری کانال را بسيار افزايش می دهند وليکن پياده سازی آنها دشوار تر اس
ست که با توجه به پروتکل های متفاوت و پيشرفت آنها به نظر می رسد نياز ا.حاصل شودپروتکل کاملی بهبودهايي روی آنها صورت گيرد تا
چالش ها و تحقيقات آينده
تحقيقات جامعی بر وی عدم وجودQOS
ابت اند ولی با ثپريودهايیيا در ثابتنددر تحقيقات فرض شده بود که نودها در ريت پايينرعت سشبکه به توپولوژیتوجه به شرايط اقيانوس نودها به سرعت حرکت کرده و
.مي يابدتغيير
وجودFrequency Selective Fading ناش ی از چند مسيری زير آب و لزوم طراحی.Near-Far Problemبر مشکل غلبهو پاورکنترل با رويکرد CDMAپروتکل مبتنی بر
لزوم طراحی پروتکل هایHandshakingچند کاناله.
زير تلف کاربردهای مخکه پاسخگوی مقرون به صرفه تر طراحی پروتکل های هيبريدی.آب باشد
خاصطراحی پروتکل های مک برای کاربردهایUWSNها.
انجام تحقيقات بر روی تحليل کارآيی پروتکل های مک مختلف.
Recommended