چكيده فارسي :
در سال‌هاي اخير شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم رشد قابل توجهي را تجربه كرده و در زمينه‌هاي مختلفي مانند نظارت بر محيط زيست، صنعت، حمل و نقل و حوزه‌ي سلامت مورد استفاده قرار گرفته‌اند. در اين شبكه‌ها، حسگرهاي قرار گرفته در محيط به طور پيوسته به نمونه‌برداري داده‌هاي مربوط به پارامترهاي مورد نظر از محيط مي‌پردازند تا در ادامه اين داده‌ها را براي تحليل و بررسي به يك سرور مركزي منتقل كنند. تجميع بهينه‌ي داده‌هاي نمونه‌برداري شده، يكي از اساسي‌ترين چالش‌ها در شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم به منظور اطمينان از استفاده‌ي بهينه از منابع و بهبود عملكرد شبكه مي‌باشد. به طور سنتي انتقال اطلاعات جمع‌آوري شده به ايستگاه پايه توسط گره‌هاي شبكه و به شكل گام‌به‌گام انجام مي‌شود. اين مسئله شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم را نسبت به مشكلي موسوم به حفره‌ي انرژي آسيب‌پذير مي‌كند. در اين وضعيت، انرژي گره‌هاي قرار گرفته در اطراف ايستگاه پايه به دليل نقش بالاي آن‌ها در انتقال داده‌هاي ساير گره‌ها به ايستگاه پايه با سرعت بيشتري تخليه شده و منجر به قطع ارتباط ايستگاه پايه با ساير گره‌ها مي‌شود. در اين پايان نامه براي مقابله با اين چالش، از يك سينك متحرك به منظور حركت در محيط شبكه و جمع‌آوري داده‌هاي قرار گرفته در بافر گره‌ها جهت تحويل به ايستگاه پايه استفاده مي‌شود. طراحي مسير مناسب براي سينك متحرك نقش مهمي در تعيين ميزان اثرگذاري روش پيشنهادي دارد. يك مسير بهينه منجر به بهبود در وضعيت مصرف انرژي گره‌ها مي‌شود و در عين حال باعث مي‌شود عمل جمع‌آوري اطلاعات توسط سينك متحرك در مدت زمان كوتاهي صورت پذيرد. براي دستيابي به اين هدف، الگوريتمي ارائه مي‌شود كه در ابتدا حسگرها را خوشه‌بندي كرده و به هر خوشه يك سرخوشه اختصاص مي‌دهد كه وظيفه‌ي جمع‌آوري داده‌هاي ساير گره‌هاي قرار گرفته در خوشه را بر عهده دارد. اين سرخوشه‌ها به عنوان گره‌هايي كه سينك متحرك مي‌تواند با قرار گرفتن در مكان آن‌ها داده‌هاي نمونه‌برداري شده در شبكه را جمع‌آوري كند، در نظر گرفته مي‌شوند و با تعريف يك مسئله‌ي فروشنده‌ي دوره‌گرد و حل آن، مسير حركت سينك متحرك به دست مي‌آيد. در ادامه با در نظر گرفتن فرض امكان جمع‌آوري داده‌ها توسط سينك با قرار گرفتن در محدوده‌ي ارتباطي سرخوشه‌ها و در حين حركت، مسير ايجاد شده كوتاه‌تر مي‌شود. اين امر باعث كاهش زمان حركت سينك متحرك و در نتيجه افزايش گذردهي شبكه مي‌شود. در نهايت با مقايسه‌ي نتايج شبيه‌سازي طرح پيشنهادي با برخي كارهاي انجام‌شده، كاهش مدت زمان حركت سينك متحرك و افزايش گذردهي شبكه مشاهده خواهد شد.
چكيده انگليسي :
Wireless Sensor Networks (WSNs) have experienced significant growth in recent years and have been utilized in various fields, including environmental monitoring, industry, transportation, and healthcare. In these networks, sensors deployed in the environment continuously sample data related to intended parameters before forwarding them to a central server for further analysis. Efficient gathering of sampled data is one of the most critical challenges in wireless sensor networks to ensure optimal resource utilization and enhance the network's performance. Traditionally, transferring collected data to the base station is accomplished by the network's nodes in a hop-by-hop manner. This approach can make wireless sensor networks vulnerable to a phenomenon known as the energy hole problem. In this scenario, the energy of nodes near the base station depletes more rapidly due to their role in relaying data from other nodes to the base station. Consequently, this energy depletion can lead to disconnection between the base station and other nodes. To overcome this challenge, in this thesis, a mobile sink is used to navigate through the network environment and collect the data stored in the buffer of nodes. The mobile sink then delivers this accumulated data to the base station. Efficient path planning for the mobile sink plays a crucial role in determining the overall efficiency of the proposed method. An optimal path will lead to improvement in the energy consumption of nodes while also enabling the mobile sink to gather data in a short amount of time. To achieve this goal, we propose an algorithm that divides nodes into clusters and assigns a cluster head to each cluster. The cluster head will be responsible for collecting data from all other nodes within its cluster. The cluster heads will be regarded as the nodes where the mobile sink can gather the data collected within the network by positioning itself at their locations. After that, by formulating a traveling salesman problem and solving it, the path for the mobile sink will be determined. Next, assuming the possibility of data gathering by the sink when it is within the coverage range of cluster heads and while it is moving, the path created for the mobile sink will become shorter. This will reduce the mobile sink's tour time, consequently increasing the network throughput. Finally, by comparing the proposed method's simulation results with those of some previous works, we observe a reduction in the mobile sink tour time and an increase in the network throughput.
