تقابل انرژی و تاخیر در زمان بندی خواب و مسیریابی شبکه های سنسوری بی سیم

انتظار می رود شبکه های سنسوری بی سیم در کاربردهای زیادی، از کنترل محیط گرفته تا کشف پدیده ای خاص، مورد استفاده قرار گیرند. چالش اساسی، فراهم کردن انرژی کافی برای برقراری ارتباط است. مسئله تاخیر هم یک مفهوم مهم، در بسیاری از کاربردهایی است که نیازمند واکنش سریع هستند. مسئله اساسی که در این پایان نامه به آن پرداخته می شود، بررسی این مطلب است که اساسا طراحی مکانیزم های زمان بندی خواب، بدون از دست دادن در کاربردهای ویژه، امکان پذیر است. بدین منظور، در سه مطالعه به بررسی مسئله زمان بندی خواب در شبکه های سنسوری بی سیم پرداخته شده است. در مطالعه اول، زمان بندی خواب با کمینه تاخیر ارتباطی، به بررسی مسئله طراحی زمان بندی خواب در یک شبکه ارتباطی با ساختار دلخواه، با هدف کمینه کردن بیشترین تاخیر ارتباطی، در حالت یک بیداری در هر تناوب پرداخته می شود. بدین منظور، مسئله به صورت تئوری گرافی فرمول بندی می شود و با توجه به np- سخت بودن مسئله، جواب بهینه و نیز تحلیل آن، برای دو توپولوژی ویژه درخت و حلقه بررسی می شود و سپس چند روش ابتکاری برای یافتن جواب بهینه در توپولوژی دلخواه، مورد بررسی قرار می گیرد و در انتها به مساله زمانبندی چندگانه پرداخته می شود و نشان داده می شود که چگونه زمان بندی چندگانه به طور قابل توجهی تاخیر را کاهش می دهد. در مطالعه دوم، به مسئله کمینه کردن بیشترین تاخیر کلی ناشی از زمان بندی خواب که شامل تاخیر انتقال و دریافت است، پرداخته می شود. برخلاف مطالعه اول که در آن ترافیک، دلخواه فرض شده است، در این مطالعه، به الگوهای ترافیک خاص و در عین حال خیلی رایج و کاربردی پرداخته می شود. به منظور دستیابی به یک تاخیر دو سویه قابل قبول متناسب با کاربرد مورد نظر، چندین طرح زمان بندی ارزیابی می شود و سپس خانواده جدیدی از الگوهای زمان بندی به نام الگوی چند والدی مورد بررسی قرار می گیرد که در آن، به منظور افزایش عمر عملکرد شبکه و کاهش تاخیر در تبادل داده، چندین مسیر تبادل داده و زمان بندی بیداری برای سنسورهای مختلف به وجود می آید. در انتها با توجه به np- سخت بودن مسئله تخصیص والد (رنگ آمیزی گراف) در روش چند والدی، یک الگوریتم ابتکاری برای مسئله تخصیص والد در روش چند والدی بررسی می شود. در مطالعه سوم، به مسئله زمان بندی خواب با کمینه تاخیر ارتباطی، توام با مسیریابی پرداخته می شود. با ساختن گراف تاخیر، این مسئله تخت مدل چند کانالی، با یافتن m مسیر نود مجزا در گراف تاخیر به صورت بهینه و در زمان چند جمله ای حل شود. همچنین گسترشی از الگوریتم، برای حالت های ترافیک و توپولوژی پویا بررسی می شود و در انتها، یک روش ابتکاری برای حل مسئله تحت مدل تداخلی یگانه بررسی می شود.