Loading...

Cooperative Data Aggregation in Wireless Sensor Networks

Mehrabi Koushki, Masoud | 2013

1113 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 44694 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Movaghar, Ali
  7. Abstract:
  8. Minimizing energy consumption is the most important concern in wireless sensor networks (WSNs). Cooperative multiple-input multiple-output (MIMO) and data aggregation are two promising techniques to conserve energy in network nodes by coordinating their transmissions through cooperative communications along with eliminating the inherent redundancy of raw data for transmissions. In this thesis, with the goal of reducing energy consumption, we present a dynamic clustering framework for combined used of cooperative MIMO and data aggregation in cluster-based WSNs. We derive a new and more general energy model for computing energy consumption of cooperative data aggregation in wireless sensor networks. A coalitional game-theoric approach is utilized to model the clustering problem as a TU coalition formation game with the characteristic function based on the energy consumption. Based on the presented game model, we derive a coalition formation algorithm which enables suitable coalitions to be formed. Our extensive simulations show the superiority of our clustering approach compared to the best, to our knowledge, existing alternatives and how it outperforms data aggregation and cooperative MIMO, separately
  9. Keywords:
  10. Wireless Sensor Network ; Cooperative Game Theory ; Data Aggregation ; Cooperative Data Aggregation ; Cooperative Multiple Input Multiple Output (MIMO)System

 Digital Object List

 Bookmark

  • 1 مقدمه
  • 2 مروری بر شبکه های حسگر بی سیم
    • 2‏.‏1 مقدمه
    • 2‏.‏2 ساختار گره‌های حسگر بی‌سیم
      • 2‏.‏2‏.‏1 واحد حسگر
      • 2‏.‏2‏.‏2 واحد پردازنده
      • 2‏.‏2‏.‏3 واحد فرستنده/گیرنده‌ی رادیویی
      • 2‏.‏2‏.‏4 منبع تغذیه
      • 2‏.‏2‏.‏5 سیستم‌عامل TinyOS
    • 2‏.‏3 تفاوت‌های شبکه‌های حسگر بی‌سیم و سایر شبکه‌های بی‌سیم
    • 2‏.‏4 کاربردهای شبکه‌های حسگر بی‌سیم
      • 2‏.‏4‏.‏1 کاربردهای نظامی
      • 2‏.‏4‏.‏2 کاربردهای زیست‌محیطی
      • 2‏.‏4‏.‏3 کاربرها در حوزه‌ی سلامت
      • 2‏.‏4‏.‏4 کاربردهای خانگی
      • 2‏.‏4‏.‏5 کاربردهای تجاری دیگر
    • 2‏.‏5 مروری بر محدودیت‌های اصلی در حوزه‌ی شبکه‌های حسگر
    • 2‏.‏6 فاكتورهاي مهم در طراحي شبكه هاي حسگر بي‌سيم
      • 2‏.‏6‏.‏1 قابلیت اطمینان
      • 2‏.‏6‏.‏2 مقیاس‌پذیری
      • 2‏.‏6‏.‏3 هزینه‌ی تولید
      • 2‏.‏6‏.‏4 محدودیت‌های سخت‌افزاری
      • 2‏.‏6‏.‏5 محیط
      • 2‏.‏6‏.‏6 رسانه‌ی ارتباطی
      • 2‏.‏6‏.‏7 به‌هم‌بندی شبکه
      • 2‏.‏6‏.‏8 توان مصرفی
    • 2‏.‏7 جمع‌بندی
  • 3 ادبیات موضوعی
    • 3‏.‏1 تجمیع داده
    • 3‏.‏2 ارتباطات چندورودی-چندخروجی همکارانه
      • 3‏.‏2‏.‏1 پیشنیه و مفاهیم کلی
      • 3‏.‏2‏.‏2 ارتباطات همکارانه
      • 3‏.‏2‏.‏3 فواید استفاده از ارتباطات همکارانه
      • 3‏.‏2‏.‏4 روش‌های ارتباط همکارانه
      • 3‏.‏2‏.‏5 ارتباطات همکارانه در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
    • 3‏.‏3 نظریه‌ی بازی‌های همکارانه
      • 3‏.‏3‏.‏1 مفاهیم کلی نظریه‌ی بازی‌ها
      • 3‏.‏3‏.‏2 بازی‌های همکارانه
      • 3‏.‏3‏.‏3 بازی‌های تشکیل اتحاد
      • 3‏.‏3‏.‏4 بازی‌های با قابلیت انتقال کارایی
      • 3‏.‏3‏.‏5 تعاریف موردنیاز
      • 3‏.‏3‏.‏6 نیازمندی‌ها
  • 4 مروری بر مطالعات پیشین
    • 4‏.‏1 مطالعات پیشین در زمینه‌ی تجمیع همکارانه‌ی داده‌‌ها
    • 4‏.‏2 استفاده از نظریه‌ی بازی‌ها در شبکه‌های حسگر بی‌سیم
    • 4‏.‏3 جمع‌بندی
  • 5 راهکار پیشنهادی
    • 5‏.‏1 مدل سیستم و شرح مسئله
      • 5‏.‏1‏.‏1 مدل سیستم
      • 5‏.‏1‏.‏2 شرح مسئله
    • 5‏.‏2 مدل انرژی
      • 5‏.‏2‏.‏1 محاسبه‌ی مصرف انرژی فاز جمع‌آوری داده EintraS
      • 5‏.‏2‏.‏2 محاسبه‌ی مصرف انرژی ارتباطات دوربرد ElonghaulS
    • 5‏.‏3 مدل‌سازی خوشه‌بندی به عنوان یک بازی تشکیل اتحاد
      • 5‏.‏3‏.‏1 تعیین مولفه‌های موردنیاز برای طراحی الگوریتم تشکیل اتحاد
    • 5‏.‏4 شرح الگوریتم، تحلیل پایداری و تحلیل همگرایی
      • 5‏.‏4‏.‏1 شرح الگوریتم
      • 5‏.‏4‏.‏2 تحلیل پیچیدگی و همگرایی
      • 5‏.‏4‏.‏3 تحلیل پایداری
    • 5‏.‏5 جمع‌بندی
  • 6 ارزیابی عملکرد
    • 6‏.‏1 معرفی شبیه‌ساز
    • 6‏.‏2 معرفی محیط و شرایط شبیه‌سازی
    • 6‏.‏3 نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده
      • 6‏.‏3‏.‏1 ارزیابی عملکرد از دید مصرف انرژی
      • 6‏.‏3‏.‏2 ارزیابی عمکرد از دید طول عمر
      • 6‏.‏3‏.‏3 ارزیابی تاثیر سایر پارامترها در کارایی
    • 6‏.‏4 جمع‌بندی
  • 7 نتیجه‌گیری و کارهای آتی
  • کتاب‌نامه
  • واژه‌نامه‌ی فارسی به انگلیسی
  • واژه‌نامه‌ی انگلیسی به فارسی
...see more