استخراج روابط توپولوژيك بين ناحيه‌هاي پايش شده توسط شبكه‌هاي حسگر مكاني بي‌سيم بر مبناي ساختارهاي مرزي

Extraction of Topological Relations between Regions Monitored by Geosensor Networks based on Boundary Structures

شبكه‌های حسگر مكانی بی‌سیم نسل جدید و توسعه یافته شبكه‌های حسگر بی‌سیم در حوزه‌ی مكانی هستند كه پدیده‌های محیطی را كشف، بازبینی، پایش، ردیابی و پردازش می‌كنند. به دلیل محدودیت‌های موجود در شبكه‌های حسگر مكانی بی‌سیم، به خصوص محدودیت منبع انرژی، در این تحقیق از سیستم محاسباتی غیرمتمركز استفاده شده تا با پردازش‌های درون شبكه‌ای و كاهش تبادل اطلاعات، مصرف انرژی شبكه تا حد زیادی كاهش یابد. در این تحقیق بر مبنای سیستم محاسباتی غیرمتمركز الگوریتم‌هایی طراحی می‌شود كه بتوان به پرسش‌های لحظه‌ای برای استخراج ارتباط توپولوژی بین ناحیه‌ها پاسخ داد. در این الگوریتم‌ها تنها از اطلاعات محلی هر گره و اطلاعات همسایه‌های مجاور آن استفاده می‌شود تا بتوان ارتباط توپولوژی بین ناحیه‌ها را بدست آورد. چالش اصلی در كاربرد شبكه‌های حسگر مكانی بی‌سیم گسسته بودن فضای اطلاعاتی آن است. در این تحقیق از ساختارهای مرزی، گره‌های مرزی، حلقه مرزی و جهت مرز استفاده شده تا بتوان در فضای گسسته این شبكه‌ها ارتباط‌های توپولوژی شمول، همجواری و همپوشانی را بدست آورد. الگوریتم شمول و همجواری مبنایی برای الگوریتم همپوشانی است. در الگوریتم‌های شمول و همپوشانی از هر سه ساختار مرزی استفاده شده در حالی كه در الگوریتم همجواری نیازی به جهت مرز نیست. پیاده‌سازی این الگوریتم‌ها در محیط شبیه‌سازی انجام شده و نتایج بدست آمده از آن‌ها تشریح شده است.

Geosensor networks are new and developed generation of wireless sensor networks in location-based part for detecting, reviewing, monitoring, tracking, and processing of environmental phenomena. Due to existing limitations in geosensor networks, especially limited energy source, in this paper the decentralized computing system is used in which in-network processing and minimizing information transport reduces considerabily the energy consumption of network. In this paper, some algorithms are designed based on decentralized computing system, which responds to snapshot queries for extraction of topology relation between regions. In these algorithms, only local information of each node and achieved neighbors information are used. They can deduce topology relations between regions. The main challenge in the applications of geosensor networks is its discrete information space. In this research, boundary structures, boundary nodes, boundary cycle, and boundary orientation are used. Afterwards, the topology relations of containment, adjacency, and overlay are extracted in this discrete space. Containment and adjacency algorithms are the foundation for the overlay algorithm. In the containment and overlay algorithms, all three boundary structures are used while boundary orientation is not required at the adjacency algorithm. Implementation of these algorithms is simulated and the achieved results are explained.