Αποτίμηση της απόδοσης συγκλίνοντων οπτικών και ασύρματων δικτύων 5ης γενιάς

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάλυση ασύρματων δικτύων αισθητήρων. Βασικός στόχος της εργασίας αυτής είναι η μελέτη ενός τέτοιου δικτύου μέσα από την ανάπτυξη ενός μαθηματικού μοντέλου βελτιστοποίησης. Δημιουργήθηκαν τοπολογίες δικτύου ασύρματων αισθητήρων με τυχαία κατανομή με σκοπό την αποτίμηση απόδοσης κατά την λειτουργία τους με την χρήση συγκεκριμένων μεθόδων δρομολόγησης. Πιο αναλυτικά, εφαρμόζουμε στην λειτουργία του δικτύου δρομολόγηση, για την ελαχιστοποίηση των αλμάτων και για την μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής. Προσομοιώνοντας το δίκτυο με βάση τις τεχνικές αυτές για αραιές και πυκνές τοπολογίες συλλέγουμε αποτελέσματα για να προσδιορίσουμε τις επιπτώσεις που επιφέρει η ελαχιστοποίηση της καθυστέρησης της μετάδοσης στην διάρκεια λειτουργίας των δικτύων που μελετούμε. Στην κατάσταση δρομολόγησης με στόχο να παρατείνουμε την διάρκεια ζωής του δικτύου αναζητώντας αποδοτικότερα ενεργειακά μονοπάτια επικοινωνίας συγκρίνουμε τις αλλαγές που προκύπτουν στην καθυστέρηση μετάδοσης των πακέτων πληροφορίας και το μέγεθος των αλλαγών αυτών για κάθε μια από τις τοπολογίες που αναλύουμε. Τέλος, τροποποιώντας τις παραμέτρους του δικτύου μας μελετούμε τι αντίκτυπο έχουν στην λειτουργία του όσον αφορά την καθυστέρηση μετάδοσης και διάρκεια αυτονομίας. Τέτοιοι παράμετροι είναι η απόσταση μετάδοσης, η απορρόφηση ενέργειας κατά την μετάδοση πακέτων πληροφοριών, η αυξομείωση στο μέγεθος των πακέτων δεδομένων που δημιουργούν οι κόμβοι-αισθητήρες και η αύξηση της διαθέσιμης ισχύς των αισθητήρων.

The subject of this diploma thesis is the analysis of wireless sensor networks (WSN). The main objective of this work is to study such networks through the development of a mathematical optimization model. Random-distributed wireless sensor network topologies were created to evaluate the performance during the operation of the network using specific routing models. More specifically, we apply routing policies for the minimization of hops within the network and the maximization of lifetime. We simulated the network using these polices for sparse and dense topologies and we collected the results to determine the effect of minimizing transmission delay (latency) during the operation of the network. Using the routing model for the lifetime maximization of the network, we searched for more energy efficient communication paths and we compare the effect that result in the increase of the transmission delay for data packets and the magnitude of these effect for each of the topologies we analyzed. Finally, by modifying the parameters of our network, we study the impact they have on its behavior in terms of transmission delay and lifetime. Such parameters are the transmission distance, the energy absorption during data transmission, fluctuation of the data packet size that sensor nodes create and increasing the available sensor battery.