پروتکل مسیریابی خودسازمان‌یاب با پشتیبانی از گره‌های متحرک در شبکه حسگر بیسیم

پروتکل LEACH-Mobile و تحلیل جامع خوشه‌بندی انرژی‌کارآمد در شبکه‌های حسگر متحرک

مشخصات محصول

نام محصول:
تحلیل پروتکل LEACH-Mobile و مقایسه با LEACH کلاسیک در شبکه‌های حسگر بیسیم با گره‌های متحرک

نوع محصول:
تحلیل الگوریتم و پروتکل مسیریابی

مبنای تحلیل:

• مقاله پژوهشی Self-Organization Routing Protocol Supporting Mobile Nodes for Wireless Sensor Network
• استفاده از مدل انرژی کلاسیک Heinzelman et al., 2000(LEACH)
• بررسی محدودیت‌های LEACH در محیط‌های دارای تحرک گره
• تشریح سازوکار پشتیبانی از گره‌های متحرک در LEACH-Mobile
• تحلیل سربار کنترلی، نرخ موفقیت انتقال داده و مصرف انرژی
• بررسی فرآیند زمان‌بندی TDMA پویا
• تحلیل ریاضی مدل انرژی ارسال/دریافت داده
• بررسی نتایج شبیه‌سازی در شبکه ۱۰۰ گره‌ای

تعداد کلمات:
حدود ۱٬۷۵۳ کلمه

محتوا

این گزارش یک تحلیل عمیق، منسجم و مهندسی‌محور از پروتکل LEACH-Mobile ارائه می‌دهد—نسخه‌ای توسعه‌یافته از LEACH که برای نخستین‌بار مسئله تحرک گره‌ها را در شبکه‌های حسگر بیسیم خوشه‌بندی‌شده حل می‌کند.

🔹 مسئله بنیادین: چرا LEACH در شبکه‌های متحرک ناکارآمد می‌شود؟

• فرض ایستایی گره‌ها در LEACH کلاسیک
• ناتوانی در حفظ ساختار خوشه در مرحله وضعیت پایدار
• افزایش نرخ از دست رفتن بسته‌ها در اثر خروج گره از خوشه
• عدم تطبیق TDMA با تغییر توپولوژی شبکه

🔹 مرور اجمالی پروتکل LEACH کلاسیک

• تشکیل خوشه توزیع‌شده
• انتخاب تصادفی سرخوشه‌ها
• زمان‌بندی TDMA ایستا
• عدم پشتیبانی از تحرک گره‌ها
• عدم تضمین موفقیت انتقال داده در محیط‌های پویا

🔹 معرفی جامع پروتکل LEACH-Mobile (LEACH-M)

✔ نوآوری اصلی LEACH-M

پشتیبانی از تحرک گره‌های حسگر.

✔ مراحل عملکرد پروتکل:

۱. مرحله راه‌اندازی (Set-Up Phase)

• تشکیل خوشه‌ها مشابه LEACH
• انتخاب سرخوشه‌ها

۲. ارسال پیام درخواست داده توسط سرخوشه‌ها

• ارسال Data-Request Message در هر اسلات TDMA
• بررسی حضور فعال گره‌ها در خوشه

۳. پایش عضویت گره‌ها

• شناسایی گره‌هایی که در اسلات خود داده ارسال نکرده‌اند
• ثبت در لیست عدم دریافت

۴. حذف گره‌های خارج‌شده از خوشه

• حذف گره پس از دو فریم عدم پاسخ
• باززمان‌بندی  TDMA

۵. پیوستن گره‌های متحرک به خوشه جدید

• ارسال Cluster Join-Request Message
• انتخاب خوشه بر اساس قوی‌ترین سیگنال دریافتی
• به‌روزرسانی لیست عضویت و  TDMA

۶. ادامه انتقال داده پایدار

• تطبیق پویا ساختار خوشه با تحرک شبکه

🔹 تحلیل دقیق TDMA و مفهوم Frame و Slot

• Slot: بازه زمانی اختصاصی هر گره
• Frame: یک چرخه کامل ارسال داده همه گره‌ها
• باززمان‌بندی TDMA پس از تغییر عضویت خوشه

🔹 تحلیل سربار کنترلی

• افزایش پیام‌های کنترلی نسبت به LEACH
• هزینه انرژی اضافی در برابر افزایش نرخ موفقیت انتقال
• تحلیل trade-off بین مصرف انرژی و قابلیت اطمینان شبکه

🔹 شبیه‌سازی و نتایج تجربی

• شبکه ۱۰۰ گره‌ای در میدان ۵۰×۵۰ متر
• مکان ایستگاه پایه: (۲۵، ۲۵)
• مقایسه LEACH و LEACH-Mobile از نظر:
  • نرخ موفقیت انتقال داده
  • میزان اتلاف انرژی
  • افزایش تعداد گره‌های متحرک

نتایج کلیدی:

• افزایش چشمگیر نرخ تحویل موفق بسته‌ها در LEACH-Mobile
• افزایش مصرف انرژی به دلیل سربار کنترلی
• مناسب برای سناریوهای تحرک بالا و محیط‌های پویا

ساختار گزارش

• مدل انرژی و معادلات پایه
• بررسی محدودیت‌های LEACH
• معرفی کامل LEACH-Mobile
• تحلیل مراحل الگوریتم
• زمان‌بندی TDMA پویا
• مدیریت عضویت گره‌های متحرک
• نتایج شبیه‌سازی
• مقایسه نهایی و جمع‌بندی

کاربردها

🔹 طراحی شبکه‌های حسگر متحرک

• محیط‌های صنعتی
• ربات‌های حسگر
• پایش سلامت سیار

🔹 تحقیق و توسعه (R&D)

• توسعه پروتکل‌های خوشه‌بندی پیشرفته
• الگوریتم‌های سازگار با تحرک

🔹 آموزش و پژوهش دانشگاهی

• مرجع دروس WSN و IoT
• پروژه‌های کارشناسی ارشد و دکتری

مخاطبان

• پژوهشگران شبکه‌های حسگر بیسیم
• دانشجویان IoT و شبکه
• مهندسان سیستم‌های حسگر
• شرکت‌های فعال در شهر هوشمند و پایش محیطی

مزیت‌های کلیدی محصول

✔ تشریح دقیق LEACH-Mobile به زبان ساده اما علمی
✔ تحلیل ریاضی مدل انرژی
✔ بررسی عمیق TDMA پویا
✔ شبیه‌سازی و تفسیر نتایج واقعی
✔ مناسب برای محیط‌های دارای تحرک گره

فرمت تحویل

فایل دیجیتال قابل دانلود (PDF)

ارزش پیشنهادی

این گزارش به شما کمک می‌کند:

• محدودیت‌های واقعی LEACH را بشناسید
• بفهمید چگونه تحرک گره‌ها عملکرد شبکه را تغییر می‌دهد
• تصمیم‌های مهندسی دقیق‌تری در طراحی شبکه‌های حسگر بگیرید

این محصول یک مرجع تخصصی و کاربردی درباره LEACH-Mobile است—مناسب یادگیری، پژوهش و توسعه صنعتی.