نمونه پایان نامه نرم افزار: راهنمای جامع برای دانشجویان
نگارش پایان نامه در رشته نرم افزار، گامی مهم در جهت اخذ مدرک تحصیلی و نشان دهنده ی تسلط دانشجو بر دانش و مهارت های تخصصی این حوزه می باشد. در این فرآیند، دانشجو باید با انتخاب موضوعی مناسب، انجام تحقیقات عمیق، تجزیه و تحلیل دقیق داده ها و نگارش گزارش علمی قوی، توانایی های خود را به اثبات برساند.
مطالعه نمونه های موفق پایان نامه در رشته نرم افزار می تواند راهنمای ارزشمندی برای دانشجویان باشد. این نمونه ها به دانشجویان کمک می کنند تا با ساختار و محتوای مورد انتظار در یک پایان نامه نرم افزار آشنا شده و ایده های بهتری برای نگارش پایان نامه خود کسب کنند.
در ادامه به بررسی برخی از نکات کلیدی در انتخاب و مطالعه نمونه پایان نامه نرم افزار می پردازیم:
- مرتبط بودن با موضوع مورد نظر: در هنگام انتخاب نمونه پایان نامه، به دنبال نمونه هایی باشید که با موضوع تحقیقاتی شما مرتبط باشند. مطالعه نمونه های مرتبط به شما کمک می کند تا با چالش ها و راه حل های متداول در حوزه تحقیقاتی خود آشنا شوید.
- کیفیت و اعتبار منبع: از منابع معتبر و شناخته شده برای یافتن نمونه پایان نامه استفاده کنید. وب سایت های دانشگاه ها، کتابخانه های دیجیتال و پایگاه های اطلاعات علمی از جمله منابع معتبر برای یافتن نمونه پایان نامه نرم افزار هستند.
- بررسی ساختار و محتوا: به دقت ساختار و محتوای نمونه پایان نامه را بررسی کنید. به این نکته توجه داشته باشید که تمام نمونه پایان نامه ها بی نقص نیستند و ممکن است دارای ضعف هایی نیز باشند. بنابراین باید با ذهنی انتقادی نمونه پایان نامه ها را مطالعه کنید و از نقاط قوت آنها برای بهبود کار خود استفاده کنید.
- توجه به نوآوری و خلاقیت: به دنبال نمونه هایی باشید که در آنها از روش های نوآورانه و خلاقانه برای حل مسائل استفاده شده باشد. مطالعه این نمونه ها می تواند به شما در ایده پردازی و بهبود کیفیت تحقیقات خود کمک کند.
علاوه بر موارد فوق، دانشجویان می توانند از طرق زیر نیز برای یافتن نمونه پایان نامه نرم افزار استفاده کنند:
- استادان راهنما: از استادان راهنمای خود برای معرفی نمونه پایان نامه های مربوط به موضوع تحقیقاتی خود بپرسید.
- کتابخانه ها: کتابخانه های دانشگاه ها و مراکز آموزشی معمولاً مجموعه از پایان نامه های دانشجویی را در زمینه های مختلف نرم افزار در اختیار دانشجویان قرار می دهند.
- پایگاه های اطلاعات علمی: پایگاه های اطلاعات علمی مانند SID و IranMeena نیز شامل مجموعه از پایان نامه های دانشجویی در زمینه های مختلف هستند.
در پایان توصیه می شود که دانشجویان نرم افزار در کنار مطالعه نمونه پایان نامه ها، از مشاوره و راهنمایی استادان راهنما و متخصصان این رشته نیز بهره مند شوند تا بتوانند پایان نامه ای با کیفیت بالا و مطابق با استانداردهای علمی به دانشگاه خود ارائه دهند.
در اینجا به عنوان نمونه به معرفی چند موضوع برای پایان نامه نرم افزار می پردازیم:
- طراحی و پیاده سازی یک سیستم پیشنهاد محصول بر پایه یادگیری ماشین
- تجزیه و تحلیل بزرگ داده در زمینه مراقبت های بهداشتی
- توسعه یک برنامه کاربردی موبایل برای مدیریت پروژه
- ارزیابی عملکرد الگوریتم های فشرده سازی تصاویر
- بررسی مسائل امنیتی در شبکه های بی سیم
نمونه پایاننامه نرم افزار
چکيده 9
1- مقدمه 10
1-1- شبكه هاي حسگر بي سيم 10
1-1-1- مسائل مطرح در شبکه هاي حسگر بي سيم 13
1-1-2- پوشش محيط در شبكه هاي حسگر بي سيم 15
1-1-3- خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بي سيم 16
1-1-4- تجميع داده ها در شبكه هاي حسگر 17
1-2- کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر بي سيم 18
1-2-1- کيفيت سرويس در شبکه هاي داده اي سنتي 20
1-2-2- کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر بي سيم 26
1-3- آتوماتاي يادگير 29
1-3-1- آتوماتاي يادگير 31
1-3-2- معيارهاي رفتار اتوماتاي يادگير 34
1-3-3- الگوريتمهاي يادگيري 35
1-3-4- آتوماتاي يادگير با عملهاي متغير 39
1-4- آتوماتاي يادگير سلولي 40
1-4-1- آتوماتاي سلولي 40
1-4-2- آتوماتاي يادگير سلولي (CLA) 44
1-4-3- آتوماتاي يادگير سلولي نامنظم (ICLA) 47
1-5- اهداف پايان نامه و ساختار آن 48
2- پوشش محيط در شبكه هاي حسگر بي سيم با استفاده از آتوماتاهاي يادگيرسلولي 50
2-1- مقدمه 50
2-1-1- اشكال مختلف طراحي 51
2-2- دسته بندي مسائل پوشش در شبکه هاي حسگر 52
2-2-1- پوشش ناحيه اي 53
2-2-2- پوشش نقطه اي 56
2-2-3- پوشش مرزي 57
2-3- روش پوشش CCP 59
2-3-1- فرضيات مسئله 59
2-3-2- تشريح روش 59
2-4- حل مسئله پوشش(k-پوششي ) با استفاده از آتوماتاهاي يادگير 61
2-4-1- فرضيات و مدل مسئله 63
2-4-2- روش تشخيص افزونه بودن نود حسگر 64
2-4-3- شبيه سازي 72
2-5- جمع بندي 79
3- خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بي سيم با استفاده از آتوماتاهاي يادگير سلولي 80
3-1- مقدمه 80
3-2- کارهاي آموزش انجام شده 83
3-2-1- پروتکل خوشه بندي LEACH 85
3-2-2- پروتکل خوشه بندي HEED 88
3-3- خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بي سيم با استفاده از آتوماتاهاي يادگير سلولي 93
3-3-1- روش خوشه بندي پيشنهادي 94
3-3-2- شبيه سازي 102
3-4- جمع بندي 107
4- تجميع داده ها در شبكه هاي حسگر با استفاده از آتوماتاهاي يادگير 108
4-1- مقدمه 108
4-2- كارهاي آموزش انجام گرفته 109
4-3- تجميع داده ها در شبكه هاي حسگر با استفاده از آتوماتاهاي يادگير 112
4-3-1- بيان مسئله و مفروضات آن 113
4-3-2- تشريح روش پيشنهادي 115
4-4- شبيه سازي 119
4-4-1- آزمايش اول 122
4-4-2- آزمايش دوم 122
4-4-3- آزمايش سوم 123
4-5- جمع بندي 125
5- نتيجه گيري 126
6- پيوست اول: شبكه هاي حسگر بي سيم 127
6-1- تاريخچه شبكه هاي حسگر 127
6-2- ساختار هر گره حسگر 128
6-2-1- اجزاء دروني يک گره حسگر 128
6-2-2- محدوديتهاي سختافزاري يک گره حسگر 130
6-3- پشته پروتکلي 131
6-4- مزاياي شبکه هاي حسگر بيسيم 132
6-5- کاربردهاي شبکه هاي حسگر بيسيم 134
7- پيوست دوم:آتوماتاي يادگيرسلولي 138
7-1- تاريخچه آتوماتاي يادگير 138
7-2- معيارهاي رفتار اتوماتاي يادگير 139
7-3- آتوماتاي يادگير با عملهاي متغير 141
7-4- آتوماتاي يادگير تعقيبي 142
7-5- آتوماتاي يادگير سلولي (CLA) 150
7-6- آتوماتاي يادگير سلولي باز(OCLA) 151
7-7- آتوماتاي يادگير سلولي ناهمگام (ACLA) 152
8- پيوست سوم: شرح نرم افزار J-SIM و پياده سازي الگوريتمهاي پيشنهادي با آن 155
8-1- مقدمه 155
8-2- شبيه ساز J-Sim 158
8-2-1- شبيه سازي شبکه هاي حسگر بي سيم با استفاده از J-sim 158
8-2-2- نصب و اجرا 162
8-3- پياده سازي الگوريتم خوشه بندي پيشنهادي 163
8-4- پياده سازي الگوريتم پوشش پيشنهادي 185
8-5- پياده سازي الگوريتم تجميع پيشنهادي 190
9- واژه نامه 195
مراجع 199
فهرست شکلها
شکل 1 2: يك مدل ساده از QoS 19
شکل 1 3: نحوة عملكرد پروتكل RSVP 22
شکل 1 4 : اتوماتاي يادگير تصادفي 33
شکل 1 5: (الف) همسايگي مور – (ب) همسايگي ون نيومن براي اتوماتاي سلولي 42
شکل 1 6: قانون 54 47
شکل 1 7: آتوماتاي يادگير سلولي نامنظم 48
شکل 2 11: محاسبه MaxIteration مناسب جهت بدست اوردن پوشش كامل در شبكه 74
شکل 2 12 : مقايسه تعداد نودهاي فعال در روشهاي پوشش با درجه پوشش يك 75
شکل 2 13 : مقايسه تعداد نودهاي فعال در روشهاي پوشش با درجات پوشش 2 و 3 75
شکل 2 14 : مقايسه نسبت ميانگين انرژي نودهاي فعال نسبت به ميانگين انرژي نودهاي غيرفعال با درجه پوشش يك 76
شکل 2 15 : مقايسه نسبت ميانگين انرژي نودهاي فعال نسبت به ميانگين انرژي نودهاي غيرفعال با درجه پوشش دو 76
شکل 2 16 : مقايسه نسبت ميانگين انرژي نودهاي فعال نسبت به ميانگين انرژي نودهاي غيرفعال با درجه پوشش سه 77
شکل 2 17 : مقايسه طول عمر شبكه(زمان از بين رفتن اولين نود) در حالتهاي مختلف 78
شکل 2 18 : مقايسه ميزان انرژي مصرفي در الگوريتم پوشش نسبت به كل انرژي مصرفي 79
شکل 3 1: ارتباطات تک گامي و چندگامي بدون خوشه بندي 81
شکل 3 2: ارتباطات تک گامي و چندگامي با استفاده از خوشه بندي 82
شکل 3 3: شبه كد الگوريتم HEED 93
شکل 3 4 : مقايسه تعداد خوشه هاي ايجاد شده در روشهاي مختلف خوشه بندي 104
شکل 3 5: مقايسه درصد خوشه هاي خالي ايجاد شده در روشهاي مختلف خوشه بندي 105
شکل 3 6: مقايسه نرخ ميانگين انرژي سرخوشه ها نسبت به ميانگين انرژي نودهاي معمولي 105
شکل 3 7: مقايسه ضريب تغييرات اندازه خوشه ها در روشهاي مختلف خوشه بندي 106
شکل 3 8: مقايسه طول عمر شبکه در روشهاي مختلف خوشه بندي 107
شکل 4 1: محيط حسگري با نواحي A تا F و حسگرهاي واقع در آنها 115
شکل 4 2: حسگرهاي H ,F ,G ,E ,C ,A و J در يك ناحيه واقعند و تشكيل يك ائتلاف مي دهند 118
شکل 4 3: محيط حسگري به 9 ناحيه مختلف با داده هاي متفاوت تقسيم بندي شده است 120
شکل 4 4: محيط حسگري در زمان 250 دقيقه 120
شکل 4 5: محيط حسگري در زمان 500 دقيقه 121
شکل 4 6: محيط حسگري در زمان 750 دقيقه 121
شکل 4 7: مقايسه تعداد كل بسته هاي دريافتي توسط نود سينك در روشهاي مختلف 122
شکل 4 8: مقايسه كل انرژي مصرفي توسط نودها در روشهاي مختلف 123
شکل 4 9: مقايسه طول عمر شبکه در روشهاي مختلف تجميع 124
شکل 4 10: مقايسه ميزان انرژي مصرفي در الگوريتم تجميع نسبت به كل انرژي مصرفي 124
شکل 6 1 : اجزاء دروني يک گره حسگر 129
شکل 6 2 : پشته پروتکلي شبکه هاي حسگر 131
شکل 6 3 : نمونه کاربردهاي شبکه هاي حسگر بيسيم 135
شکل 8 1 : محيط شبکه حسگربي سيم 159
شکل 8 2 : مدل يک نود حسگربي سيم 159
شکل 8 3 : تنظيم jdk در نرم افزار J-Sim 162
شکل 8 4 : اجراي نرم افزار J-Sim 163
چکيده
کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر بي سيم نسبت به شبکه هاي سنتي بسيار متفاوت است. بعضي از پارامترهايي که در ارزيابي کيفيت سرويس در اين شبکه ها مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از: پوشش شبکه, تعداد بهينه نودهاي فعال در شبکه, طول عمر شبکه و ميزان مصرف انرژي. در اين پايان نامه سه مسئله اساسي شبكه ها ي حسگر بي سيم مطرح گرديده و با هدف بهبود پارامترهاي کيفيت سرويس، براي اين مسائل، راه حلهايي کارا با استفاده از روش هوشمند آتوماتاهاي يادگيرسلولي ارائه شده است. ابتدا مسئله پوشش محيط در شبكه هاي حسگر را با استفاده از غير فعال نمودن نودهاي غير ضروري و فعال نگه داشتن بهينه نودها حل مي گردد، تا در مصرف انرژي صرفه جويي به عمل آمده و عمر شبکه افزايش يابد. سپس به مسئله خوشه بندي در شبکه حسگر پرداخته شده و با استفاده از آتوماتاهاي يادگيرسلولي, شبکه هاي حسگر به گونه اي خوشه بندي مي شوند که انرژي به صورت يکنواخت در شبکه بمصرف رسيده وعمر شبکه افزايش يابد. پس از آن با استفاده از آتوماتاهاي يادگير يک روش تجميع داده هاي محيط حسگري پيشنهاد مي گردد که در مصرف انرژي شبکه صرفه جويي به عمل آورده و عمر شبکه را افزايش مي دهد. همه روشهاي ارائه شده با استفاده از نرم افزار J-Sim شبيه سازي گرديده اند. نتايج شبيه سازي ها نشان دهنده عملکرد بهتر روشهاي پيشنهادي نسبت به روشهاي مشابه مي باشد.
کلمات کليدي: شبکه هاي حسگر بي سيم، آتوماهاتاي يادگير، کيفيت سرويس، پوشش، خوشه بندي، تجميع داده ها
1- مقدمه
1-1- شبكه هاي حسگر بي سيم
شبكه هاي حسگر بي سيم جهت جمع آوري اطلاعات در مناطقي كه كاربر نمي تواند حضورداشته باشد، مورد استفاده قرار مي گيرند. در يك شبكه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادير محلي را نمونه برداري (اندازه گيري) مي كنند و اين اطلاعات را درصورت لزوم براي حسگرهاي ديگر و در نهايت براي مشاهده گر اصلي ارسال مي نمايند. عملكرد شبكه اين است كه گزارش پديده هايي راكه اتفاق مي افتد به مشاهده گري بدهد كه لازم نيست از ساختار شبكه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط آنها چيزي بداند. اين شبکه ها مستقل و خودگردان بوده وبدون دخالت انسان کار مي کنند. معمولا تمامي گره¬ها همسان مي-باشند و عملاً با همکاري با يكديگر، هدف كلي شبكه را برآورده مي‌سازند. هدف اصلي در شبکه¬هاي حسگر بي¬سيم نظارت و کنترل شرايط و تغييرات جوي، فيزيکي و يا شيميائي در محيطي با محدوده معين، مي-باشد[1, 2]. شبکه¬ حسگر بي¬سيم نوع خاصي از شبکه¬هاي موردي است. مبحث شبکه هاي حسگر بي سيم يکي از موضوعات جديد در زمينه مهندسي شبکه و فناوري اطلاعات مي باشد.
پيشرفتهاي اخير در طراحي و ساخت تراشه هاي تجاري اين امكان را به وجود آورده است كه عمل پردازش سيگنال و حس كنندگي در يك تراشه يعني حسگر شبكه بي سيم آموزش انجام گردد، كه شامل سيستم هاي ميكروالكترومكانيكي (MEMS) مانند حسگرها، محرک ها و قطعات راديويي RF مي باشد.
حسگرهاي بي سيم كوچكي توليد شده است كه قابليت جمع آوري داده از فاصله چند صد متر و ارسال داده بين حسگرهاي بي سيم به مركز اصلي را دارا مي باشد و با اين تكنولوژي اطلاعات دما – نوسانات، صدا، نور، رطوبت، و مغناطيس قابل جمع آوري مي باشد كه اين حسگرهاي بي سيم با هزينه كم و اندازه اي کوچک قابل نصب در شبكه هاي حسگر بي سيم مي باشد. اما كوچك شدن حسگرهاي بي سيم داراي معايبي نيز مي باشد. تكنولوژي نيمه هادي باعث بوجود آمدن پردازنده هاي سريع با حافظه بالا شده است اما تغذيه اين مدارات هنوز هم يك مشكل اساسي است كه محدود به استفاده از باطري گرديده است. بخش منبع تغذيه يک بخش مهم و محدود است که در صورتيکه از باطري در اين شبکه ها استفاده شود، تعويض باطري ها در حالتي که تعداد نودهاي شبکه زياد باشد کاري سخت و دشوار خواهد بود و نودها به منظور ذخيره و صرفه جويي در مصرف انرژي مجبور به استفاده از ارتباطات برد کوتاه خواهند شد. تفاوت يك حسگر بي سيم كارا و يك حسگر بي سيم كه داراي كارايي كم از نظر انرژي است در عملكرد آنها در ساعت ها نسبت به هفته ها مي باشد. افزايش اندازه شبكه WSN باعث پيچيدگي مسيريابي وارسال اطلاعات به مركز اصلي مي باشد. اما همچنان مسيريابي و پردازش نياز به انرژي دارند. بنابراين يكي از نكات كليدي در توسعه و ارائه الگوريتمهاي مسيريابي جديد، كاهش و صرفه جويي در انرژي مصرفي است. بخش هاي مختلف شبکه هاي حسگر بي سيم بايد شبيه سازي و مدلسازي گردند تا کارآيي آنها مورد بررسي واقع شود. براي اينکار شبکه هاي حسگر بي سيم به گرافهايي نگاشت مي شوند که در اين گرافها هر گره مطابق با يک نود در شبکه بوده و هر لبه بيانگر يک پيوند يا کانال ارتباطي بين دو نود در شبکه خواهد بود.اگر ارتباط بين نودها در شبکه دو جهته باشد گراف نگاشت شده بدون جهت خواهد بود و اگر ارتباط بين نود ها در شبکه نا متقارن باشد در آن صورت گراف نگاشت يافته جهتدار خواهد بود. البته مدل ارتباطي بين نودها در شبکه مي تواند يک به يک يا يک به همه باشد. فراهم آوردن يک مدل عملي براي حسگرها کار پيچيده و دشواري مي باشد که اين به خاطر تنوع در انواع حسگرها هم از نظر ساختاري و هم از نظر اصول و اساس کار آنها مي باشد. شبكه هاي حسگر داراي ويژگيهايي منحصر به فرد هستند كه اين امر باعث شده است تا پروتكل هاي خاصي براي آنها در نظر گرفته شود.
در شبكه هاي بي سيم حسگر معمولا فقط يك يا دو ايستگاه پايه وجود دارد و تعداد زيادي نودهاي حسگر در محيط پخش گرديده اند. به علت محدوديت برد اين حسگرها و انرژي باطري خيلي از نودها قادر به ارتباط مستقيم با ايستگاه پايه نمي باشند. اما با تكيه بر نودهاي نظير خود و نودهاي حسگر ديگر، به ارتباط با ايستگاه پايه مي پردازد كه در شبكه هاي MANET نيز اين عمل توسط نودهاي معمولي آموزش انجام مي شود.
معماري ارتباطات شبکه¬هاي حسگر بي¬سيم در شکل 1-1 ديده مي¬شود[1]. در شبکه¬هاي حسگر بي-سيم، تعداد زيادي گره با امکانات مخابره، پردازش، حس کردن محيط و … در محيطي با چهارچوب معين پراکنده شده¬اند. رويداد اتفاق افتاده و يا سوالات پرسيده شده از سوي گره مرکزي و ماموريت محوله به هر گره موجب مي¬شود، ارتباطاتي بين گره¬ها برقرار شود. اطلاعات رد و بدل شده مي‌تواند گزارشي از وضيعت محدوده اي كه زير نظر گره¬هاي حسگر مي¬باشد به گره مرکزي و يا درخواستي از سمت گره مرکزي به سمت گره¬هاي حسگر باشد. گره مرکزي به عنوان درگاه ارتباطي شبکه حسگر با ساير سيستم¬ها و شبکه¬هاي مخابراتي، در واقع گيرنده نهايي گزارش از گره¬هاي حسگر مي¬باشد و بعد از آموزش انجام يکسري پردازش¬ها، اطلاعات پردازش شده را به کاربر ارسال مي¬کند (با استفاده از يک رسانه ارتباطاتي مانند اينترنت، ماهواره و …). از سوي ديگر، درخواست¬هاي کاربر نيز توسط اين گره به شبکه انتقال مي¬يابد.
شکل 1 1 : معماري ارتباطات شبکه¬هاي حسگر بي¬سيم
يك گره حسگر مي‌تواند يكي از دو نقش توليد كننده داده‌ها و يا رله كننده داده‌هاي توليد شده توسط ساير گره‌ها را بر عهده بگيرد. عموماً در شبكه‌هاي حسگر، اغلب گره‌ها هر دو نقش را به صورت توأم ايفا مي‌كنند. برپايي و طراحي ساختار و معماري ارتباطات بين گره¬هاي شبکه نيازمند رعايت فاکتورهاي مختلف و زيادي از جمله تحمل¬پذيري خطا، مقياس پذيري، هزينه توليد، محيط عمليات، توپولوژي شبکه حسگر، محدوديت¬هاي سخت افزاري، ابزار و رسانه ارتباط، انرژي مصرفي و … مي¬باشد. جهت آشنايي بيشتر با شبکه هاي حسگر بي سيم به پيوست اول مراجعه گردد.
1-1-1- مسائل مطرح در شبکه هاي حسگر بي سيم
عوامل متعددي در طراحي شبکه¬هاي حسگر موثر است و موضوعات بسياري در اين زمينه مطرح است که بررسي تمام آنها در اين نوشتار نمي¬گنجد از اين رو تنها به ذکر برخي از آنها بطور خلاصه اکتفا مي¬کنيم.
1-مسيريابي: ماهيت اصلي شبکه¬هاي حسگر به اين صورت است که کارهايي که آموزش انجام مي¬دهند بايد به صورت محلي باشد چرا که هر گره تنها مي¬تواند با همسايه¬هاي خود ارتباط برقرار کند و اطلاعات کلي و سراسري از شبکه چندان در دسترس نيست (جمع¬آوري اين اطلاعات هزينه و زمان زيادي را مصرف مي-کند). اطلاعات بدست آمده توسط گره¬ها، بايد با استفاده از تکنيک¬هاي مسيريابي، به نحوي به گره مرکزي ارسال گردد.
2- تنگناهاي سخت¬افزاري: هرگره ضمن اينكه بايد كل اجزاء لازم را داشته باشد بايد بحد كافي كوچك، سبك و كم حجم نيز باشد. در عين حال هر گره بايد انرژي مصرفي بسيار كم و قيمت تمام شده پايين داشته و با شرايط محيطي سازگار باشد. اينها همه محدوديت¬هايي است كه كار طراحي و ساخت گره‌هاي حسگر را با چالش مواجه مي¬كند. ارائه طرح¬هاي سخت¬افزاري سبک و کم حجم در مورد هر يک از اجزاي گره بخصوص قسمت ارتباط بي¬سيم و حسگرها از جمله موضوعات تحقيقاتي است که جاي کار بسيار دارد. پيشرفت فن¬آوري ساخت مدارات مجتمع با فشردگي بالا و مصرف پايين، نقش بسزايي در كاهش تنگناهاي سخت¬افزاري داشته است.
3- تحمل¬پذيري خطا و قابليت اطمينان : هر گره ممكن است خراب شود يا در اثر رويدادهاي محيطي مثل تصادف يا انفجار بكلي نابود شود يا در اثر تمام شدن منبع انرژي از كار بيفتد. منظور از تحمل‌پذيري يا قابليت اطمينان اين است كه خرابي گره¬ها نبايد عملكرد كلي شبكه را تحت تاثير قرار دهد. در واقع مي¬خواهيم با استفاده از اجزاي غير قابل اطمينان يك شبكه قابل اطمينان بسازيم.
4- توپولوژي: توپولوژي شبکه يکي از مفاهيم اوليه در شبکه¬هاي حسگر است که ديگر موارد نظير مسيريابي و … بر روي آن تعريف مي¬شود. ساختارهاي زيادي در توپولوژي مطرح است که بر اساس اولويت¬هاي مختلف و در شرايط متفاوت يکي بر ديگري برتري دارد. از جمله مواردي که در انتخاب يک ساختار تاثير مي¬گذارد مي¬توان به مصرف انرژي کمتر، تنک بودن ساختار، کم بودن درجه گره، تحمل¬پذيري خطا و تداخل اشاره کرد.
5- مقياس¬پذيري : شبكه بايد هم از نظر تعداد گره و هم از نظر ميزان پراكندگي گره¬ها مقياس¬پذير باشد. بعبارت ديگر شبكه حسگر از طرفي بايد بتواند با تعداد صدها، هزارها و حتي ميليون¬ها گره كار كند و از طرف ديگر، چگالي توزيع متفاوت گره¬ها را نيز پشتيباني كند. در بسياري كاربردها توزيع گره¬ها تصادفي صورت مي¬گيرد و امكان توزيع با چگالي مشخص و يكنواخت وجود ندارد يا گره¬ها در اثر عوامل محيطي جابجا مي¬شوند. بنابراين چگالي بايد بتواند از چند عدد تا چند صد گره تغيير كند. موضوع مقياس¬پذيري به روش¬ها نيز مربوط مي¬شود برخي روش¬ها ممكن است مقياس¬پذير نباشند يعني در يك چگالي با تعداد محدود از گره كار كند. در مقابل برخي روش¬ها مقياس¬پذير هستند.
6- شرايط محيطي: طيف وسيعي از كاربرد¬هاي شبكه¬هاي حسگر مربوط به محيط¬هايي مي¬شود كه انسان نمي¬تواند در آن حضور داشته باشد. مانند محيط¬هاي آلوده از نظر شيميايي، ميكروبي، هسته¬اي و يا مطالعات در كف اقيانوس¬ها و فضا و يا محيط¬هاي نظامي به علت حضور دشمن و يا در جنگل و زيستگاه جانوران كه حضور انسان باعث فرار آنها مي¬شود. در هر مورد، شرايط محيطي بايد در طراحي گره¬ها در نظر گرفته شود مثلا در دريا و محيط¬هاي مرطوب گره حسگر در محفظه¬اي كه رطوبت را منتقل نكند قرار مي‌گيرد.
7- رسانه ارتباطي: در شبكه¬هاي حسگر ارتباط گره¬ها بصورت بي¬سيم و از طريق رسانه راديويي، مادون قرمز، يا رسانه‌هاي نوري صورت مي¬گيرد. در رسانه راديويي که بيشتر مورد استفاده قرار مي¬گيرد از باندهاي مختلف صنعتي، علمي و پزشکي که در اکثر کشورها آزاد است استفاده مي¬شود. تعيين فرکانس در اين رسانه با توجه به برخي محدوديت¬هاي سخت¬افزاري، کارائي آنتن و مصرف انرژي است. به خاطر لزوم ديد مستقيم بين فرستنده و گيرنده، رسانه مادون قرمز چندان مورد استفاده شبکه¬هاي حسگر نيست هرچند ساختن آنها ارزان و آسان است. اخيرا، رسانه نوري به عنوان رسانه ارتباطي مورد توجه قرار گرفته است. از جمله اين توجهات مي¬توان به استفاده از آن در ذره غيار هوشمند اشاره کرد[3]. انتخاب رسانه ارتباطي از بين اين سه رسانه (راديويي، مادون قرمز و نوري) با توجه به محدوديت¬ها و ويژگي¬هاي کاربرد مورد نظر از مسائل مطرح در طراحي شبکه¬هاي حسگر است.
8- افزايش طول¬عمر شبكه: طول¬عمر گره¬ها بعلت محدوديت انرژي منبع تغذيه كوتاه است. علاوه بر آن در برخي مواقع، موقعيت ويژة يك گره در شبكه مشكل را تشديد مي¬كند. مثلاً گره¬اي كه در فاصله يك قدمي گره مرکزي قرار دارد از يك طرف بخاطر بار كاري زياد خيلي زود انرژي خود را از دست مي¬دهد و از طرفي از كار افتادن آن باعث قطع ارتباط گره مرکزي با كل شبكه و در نتيجه موجب از كار افتادن شبكه مي¬شود. مشكل تخليه زود هنگام انرژي در مورد گره¬هاي نواحي كم تراكم در توزيع غير يكنواخت گره¬ها نيز صدق مي¬كند در اينگونه موارد داشتن يك مديريت انرژي در داخل گره¬ها و ارائه راه¬حل¬هاي انرژي¬آگاه بطوري كه از گره¬هاي بحراني كمترين استفاده را بكند مناسب خواهد بود. با توجه به مطالب بيان شده تمام الگوريتم¬ها و تکنيک¬هاي مورد استفاده در شبکه¬هاي حسگر به انرژي بعنوان يک محدوديت جدي نگاه مي-کنند و سعي مي¬کنند با آگاهي از سطح انرژي مصرفي عمل کنند تا کمترين انرژي مصرف گردد و در نتيجه افزايش طول¬عمر شبکه حسگر را به دنبال داشته باشد.
1-1-2- پوشش محيط در شبكه هاي حسگر بي سيم
يكي از مسائل مهمي كه در بحث شبكه هاي حسگر بي سيم مطرح است مسئله پوشش حسگري شبكه است. اين مسئله ازاين سوال اساسي ناشي مي گردد «حسگر ها چگونه استقرار يابند كه تمام محيط فيزيكي مورد نظر را پوشش دهند ؟» هدف مسئله پوشش اين است كه هر مكان در محيط فيزيكي مورد نظر در دامنه حسگري حداقل يك حسگر قرار بگيرد. از آنجاييكه شبكه حسگر شامل نودهاي بسيار زيادي است براي پخش نودها درمحيط نمي توان مكان نودها را از قبل مشخص كرد. ونودها را به صورت دستي در محيط قرار داد بلكه نودها به صورت تصادفي در محيط پخش مي گردند. بنابراين براي اينكه كل محيط به صورت كامل پوشش داده شود، تعداد حسگر هايي كه در محيط پخش مي گردند بيش از تعداد حسگرهايي است كه اگر به صورت قطعي پخش مي شدند كل محيط را پوشش مي دادند. يعني براي اينكه محيط به صورت كامل پوشش داده شود حسگرها به صورت متراكم توزيع مي گردند. مسئله ديگري كه اينجا بايد مد نظر قرار گيرد مصرف انرژي در حسگرها است. از آنجاييكه انرژي حسگرها، از طريق باطري تامين مي گردد وبه دليل تعداد زياد حسگرها ودر دسترس نبودن محيط، امكان تعويض يا شارژ مجدد باطري حسگرها وجود ندارد با تخليه باطري يك حسگر در حقيقت عمر حسگر به اتمام مي رسد وپس از، از بين رفتن تعدادي از حسگرها ونقض مسئله پوشش واتصال شبكه، عمر شبكه حسگر به اتمام مي رسد.
با در نظر گرفتن دو موضوع مطرح شده توزيع متراكم حسگرها جهت تضمين پوشش شبكه ومصرف انرژي مي توان راهكاري ارائه داد كه در عين تضمين پوشش شبكه مصرف انرژي شبكه را كاهش داده وعمر شبكه را افزايش دهد.
بدين صورت كه تعدادي از نودهاي شبكه كه با غير فعال شدن آنها به پوشش محيط توسط شبكه لطمه وارد نمي شود را غير فعال مي نماييم ودر مواقع لزوم آنها را فعال مي كنيم بدين ترتيب مصرف انرژي كلي شبكه كاهش يافته وعمر شبكه افزايش مي يابد.
1-1-3- خوشه بندي در شبکه هاي حسگر بي سيم
زمان حيات نودهاي حسگر در شبکه حسگر بي سيم، زمان حيات شبکه را مشخص مي کند که در کاربردهاي حسگري از اهميت ويژه اي برخوردار است. زمان حيات نودها مستقيما به مصرف انرژي در آنها مربوط مي گردد. ما در شبکه هاي حسگر مايليم که تعداد زيادي از حسگرها را براي دستيابي به يک هدف راه اندازي کنيم. همه اطلاعات جمع آوري شده بوسيله حسگرها بايد به يک مرکز جمع آوري کننده اطلاعات منتقل شوند. فواصل طولاني تر انرژي بيشتري درارسال اطلاعات مصرف مي کنند.
در ارسال مستقيم، هر حسگر مستقيماً اطلاعات را به مرکز مي فرستد. شبکه هاي ارسال مستقيم براي طراحي بسيار ساده و سر راست مي باشند. اما به دليل فاصله زياد حسگرها از مرکز، انرژي زيادي مصرف مي کنند. در مقابل طراحي هايي که فواصل ارتباطي را کوتاهتر مي کنند، مي توانند دوره حيات شبکه را طولاني تر کنند. بدليل تراكم بالاي گره¬هاي حسگر در واحد سطح و در نتيجه نزديکي آنها با يکديگر، ارتباط¬هاي چندگامي در اين گونه شبكه¬ها مفيدتر و مقرون به صرفه¬تر از ارتباط¬هاي تك¬گامي هستند. اما با توجه به انرژي محدود هر يک از حسگرها و اينکه بيشترِ انرژي آنها صرف ايجاد ارتباط با حسگرهاي ديگر مي¬شود، استفاده از ارتباط¬هاي چندگامي نيز باعث مصرف زياد انرژي در حسگرها و در نتيجه کاهش عمر شبکة حسگر مي¬گردد.
به کار گيري خوشه ها براي ارسال اطلاعات به يک ايستگاه پايه با ملزوم کردن تنها تعداد کمي گره براي ارسال از فواصل دور به ايستگاه اصلي مزاياي فواصل ارسال کوتاه را براي اکثر گره ها افزايش مي دهد. خوشه بندي کردن به اين صورت است که شبکه را به يک تعداد خوشه هاي مستقل قسمت بندي مي کنيم كه هر کدام يک سر خوشه دارند که همه اطلاعات را از گره هاي داخل خوشه اش جمع آوري مي کند. اين سر خوشه ها سپس اطلاعات را فشرده مي کنند و(در ارتباطات تک گامي) مستقيماً و يا (در ارتباطات چند گامي) به صورت گام به گام با تعداد گامهاي کمتر و صرفا با استفاده از نودهاي سرخوشه به مرکز اصلي ارسال مي کنند. خوشه بندي کردن مي تواند به ميزان زيادي هزينه هاي ارتباطي اکثر گره ها را کاهش دهد. زيرا آنها تنها لازم است اطلاعات را به نزديک ترين سر خوشه برسانند، به جاي اينکه آنها را مستقيماً به مرکز اصلي که ممکن است خيلي دور باشد بفرستند.
1-1-4- تجميع داده ها در شبكه هاي حسگر
انرژي در شبكه حسگر يك فاكتور حياتي است. کاهش مصرف انرژي و افزايش طول عمر سيستم در شبکه هاي حسگر يکي از معيارهاي کيفيت سرويس در اين سيستمها است. معمولا يك نود مركزي كه سينك ناميده مي شود, مقصد تمام بسته هاي اطلاعاتي در شبكه مي باشد. در بعضي از كاربردها تمام نودها توانايي ارتباط مستقيم با نود سينك را دارند. اما براي ارسال اطلاعات به فواصل طولاني انرژي زيادي صرف مي گردد. بنابراين, در بيشتر موارد نودها از طريق همسايگانشان, با نود سينك ارتباط برقرار مي نمايند. در اين حالت هر نود بايد بداند كه كداميك از همسايگانش بهتر مي تواند بسته ها را به نود سينك ارسال نمايد.
تاكنون الگوريتمهاي مسيريابي زيادي براي شبكه هاي حسگر ارائه گرديده است. در تعدادي از اين الگوريتمها هر نود ممكن است بيش از يك مسير تا نود سينك داشته باشد كه بر اساس يك سري معيارها, يكي از مسيرها انتخاب مي گردد. و معيارهاي مختلف مثل فاصله تا نود سينك, بار ترافيكي و انرژي مصرفي در طول مسير جهت انتخاب مسير مناسب استفاده مي گردند. از آنجاييكه انرژي يك منبع حياتي است, ميزان مصرف انرژي در طول مسير مي تواند معياري مناسب براي اين هدف باشد. صرفه جويي در مصرف انرژي به دو شيوه مي تواند مد نظر قرار گيرد. يك روش, محاسبه مصرف انرژي براي هر مسير به صورت جداگانه و سپس انتخاب مسير با مينيمم انرژي مي باشد. مشكل اين روش, نياز به انرژي محاسباتي براي هر مسير مي باشد. روش ديگر استفاده از تكنيك تجميع داده ها است. در تكنيك تجميع داده ها, بسته هاي اطلاعاتي بهم مرتبط, در نودهاي مياني با هم تركيب شده و يك بسته را تشكيل مي دهند. و اين بسته به نود سينك ارسال مي گردد. در استفاده از اين شيوه, مسيري انتخاب مي گردد كه بسته هاي مرتبط بيشتري داشته باشد. در اين روش تعداد بسته هايي كه در شبكه ارسال مي يابند كاهش خواهند يافت و بنابراين انرژي كمتري مصرف خواهد شد.
1-2- کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر بي سيم
هر چند که در زمينه جنبه هاي مهم شبکه هاي حسگر مثل طراحي پروتکل و معماري، بهينه سازي مصرف انرژي و مکانيابي تحقيقات زيادي صورت گرفته است، در مورد کيفيت سرويس در اين شبکه ها هنوز به اندازه کافي کار نشده است[4]. اين موضوع مهمي است زيرا کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر بي سيم نسبت به شبکه هاي سنتي بسيار متفاوت است، تا آنجا که به طور کامل نمي توان کيفيت سرويس در اين شبکه ها را تشريح نمود. کيفيت سرويس يک اصطلاح با معاني و ديدگاههاي مختلف مي باشد[5]. انجمن هاي فني مختلف ممکن است تفاسير و نظرات متفاوتي در مورد کيفيت سرويس داشته باشند. در انجمن هاي کاربردي، کيفيت سرويس عموما به کيفيت مشاهده شده توسط کاربر ارجاع مي گردد در حالي که در انجمن هاي شبکه اي کيفيت سرويس به عنوان کيفيتي که شبکه به کاربران و برنامه هاي کاربردي مي دهد مورد ارزيابي قرار مي گيرد. به عنوان مثال [6]RFC 2386 کيفيت سرويس را به عنوان يک مجموعه از نيازمنديهاي سرويس که بايد در زمان انتقال يک بسته از مبدأ به مقصدش به آنها رسيد در نظر مي گيرد. در اين سناريو، کيفيت سرويس به ضمانت اينترنت جهت برآوردن مجموعه اي از خواص سرويسي مناسب براي کاربران يا برنامه هاي کاربردي انتها به انتها بر حسب تأخير، لرزش، پهناي باند و فقدان بسته ها اتلاق مي گردد. اين دو نگاه به کيفيت سرويس مي توانند به وسيله يک مدل ساده که درشکل 1 2, به تصوير کشيده شده است، نشان داده شوند[5]. در اين مدل کاربران يا برنامه هاي کاربردي نگران چگونگي مديريت منابع شان توسط شبکه جهت دستيابي به کيفيت سرويس نيستند. آنها صرفاً به سرويسهايي که به برنامه هاي کاربردي ارائه مي شود توجه دارند. از ديد شبکه، هدف شبکه تأمين کيفيت سرويس با ماکزيمم به کارگيري منابع شبکه است. جهت رسيدن به اين هدف، شبکه بايد نيازمنديهاي برنامه هاي کاربردي را تحليل نموده و مکانيزمهاي مختلف کيفيت سرويس در شبکه را به کار گيرد.
شکل 1 2: يك مدل ساده از QoS
نيازمنديهاي کيفيت سرويس در شبکه هاي داده اي سنتي اساساً از افزايش محبوبيت برنامه هاي کاربردي چند رسانه اي که احتياج به پهناي باند بالا دارند، نتيجه مي گردد. برنامه هاي کاربردي چندرسانه اي مختلف بر حسب پارامترهاي کيفيت سرويس انتها به انتها نيازمنديهاي کيفيت سرويس مختلفي دارند. بعضي ازشبکه ها به سرويسهايي بهتر از سرويسهاي بهترين تلاش نياز دارند. مثل سرويسهاي تضمين شده(کيفيت سرويس سخت ) و بعضي از شبکه ها احتياج به کيفيت سرويس نرم دارند. محققان, مکانيزمها و الگوريتمهاي زيادي در لايه هاي مختلف پروتکلها با استفاده از مقدار حداکثر پهناي باند جهت رسيدن به کيفيت سرويس ارائه دادند. به خاطر ويژگيهاي خاص شبکه ها، انواع مختلف شبکه ها ممکن است جهت برآوردن پارامترهاي مختلف کيفيت سرويس به صورت همزمان با محدوديتهايي مواجهه گردند. به عنوان مثال، محدوديت پهناي باند و توپولوژي پوياي شبکه هاي موردي موبايل ممکن است کيفيت سرويس در اين شبکه ها را با مشکلاتي روبرو سازد. به هر حال نيازمنديهاي کيفيت سرويس در برنامه هاي کاربردي شبکه هاي حسگر بي سيم ممکن است بسيار متفاوت از شبکه هاي سنتي باشد و پارامترهاي کيفيت سرويس در شبکه هاي سنتي به هيچ عنوان جهت تشريح کيفيت سرويس در شبکه هاي حسگر کافي نيستند.
نمونه پایاننامه نرم‌افزار
1. نمونه پایاننامه نرم‌افزار چیست؟
نمونه پایان‌نامه‌های نرم‌افزار به تحقیقاتی گفته می‌شود که در زمینه‌های مختلف طراحی، توسعه، و ارزیابی نرم‌افزارها و سیستم‌های نرم‌افزاری انجام می‌شود. این پایان‌نامه‌ها معمولاً به بررسی نحوه بهبود کارایی، امنیت، یا قابلیت‌های نرم‌افزاری پرداخته و می‌توانند شامل پروژه‌های عملی در زمینه‌های مختلف همچون توسعه اپلیکیشن‌های موبایل، برنامه‌های دسکتاپ، سیستم‌های اطلاعاتی، و حتی هوش مصنوعی و یادگیری ماشین باشند.
2. چه موضوعاتی در پایان‌نامه‌های نرم‌افزار معمول است؟
موضوعات پایاننامه نرم‌افزاری می‌توانند متنوع و گسترده باشند. از جمله موضوعات رایج می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- طراحی و پیاده‌سازی نرم‌افزار: ایجاد برنامه‌های جدید یا بهینه‌سازی نرم‌افزارهای موجود.
- امنیت نرم‌افزار: بررسی راهکارهای امنیتی برای جلوگیری از نفوذ و حملات در نرم‌افزارها.
- یادگیری ماشین و هوش مصنوعی در نرم‌افزار: استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای بهبود عملکرد نرم‌افزار.
- سیستم‌های نرم‌افزاری توزیع‌شده: طراحی سیستم‌های نرم‌افزاری که بر روی شبکه‌های توزیع‌شده اجرا می‌شوند.
- مدیریت پروژه‌های نرم‌افزاری: تحقیق در زمینه مدیریت کارآمد پروژه‌ها و تیم‌های توسعه نرم‌افزار.
3. چرا پایان‌نامه‌های نرم‌افزار اهمیت دارند؟
پایان‌نامه‌های نرم‌افزار در دنیای امروزی به دلایل مختلفی اهمیت دارند:
- پیشرفت در دنیای فناوری: این پایان‌نامه‌ها معمولاً به نوآوری و پیشرفت در تکنولوژی‌های نرم‌افزاری کمک می‌کنند.
- حل مسائل واقعی: از آنجا که بسیاری از پروژه‌ها در راستای حل مشکلات واقعی مانند بهینه‌سازی عملکرد یا تأمین امنیت نرم‌افزار هستند، اهمیت بسیاری دارند.
- ارتقای رقابت‌پذیری: پایان‌نامه‌های موفق می‌توانند به شرکت‌ها و کسب‌وکارها کمک کنند تا در بازار رقابتی نرم‌افزار جایگاه بهتری پیدا کنند.
4. ویژگی‌های یک پایاننامه نرم‌افزار موفق چیست؟
یک پایاننامه نرم‌افزار موفق معمولاً ویژگی‌های زیر را دارد:
- حل مسئله واقعی: تحقیق باید به یک مشکل واقعی در زمینه نرم‌افزار پرداخته و راه‌حل‌های عملی ارائه دهد.
- نوآوری: باید به استفاده از تکنیک‌ها و ابزارهای جدید برای توسعه نرم‌افزار پرداخته شود.
- کاربردی بودن: نتیجه‌گیری‌ها باید برای توسعه‌دهندگان نرم‌افزار و صنایع مختلف قابل استفاده باشد.
- توسعه‌دهنده‌محور: پایاننامه باید رویکردی داشته باشد که تمرکز بر روی ارتقاء کارایی و بهبود سیستم‌ها باشد.
5. چگونه می‌توان یک پایاننامه نرم‌افزار نوشت؟
برای نوشتن یک پایاننامه موفق در زمینه نرم‌افزار، مراحل زیر معمولاً توصیه می‌شود:
- انتخاب موضوع دقیق و کاربردی: باید موضوعی انتخاب کنید که هم به علاقه شما مرتبط باشد و هم مشکلات عملی را حل کند.
- مرور پیشینه تحقیق: ابتدا باید مقالات و پژوهش‌های پیشین را بررسی کرده تا مطمئن شوید که تحقیق شما نوآورانه و مفید خواهد بود.
- طراحی و پیاده‌سازی: پس از انتخاب موضوع، باید سیستم یا نرم‌افزار خود را طراحی و پیاده‌سازی کنید.
- آزمون و ارزیابی: نرم‌افزار خود را آزموده و نتایج آن را تحلیل کنید.
- نتیجه‌گیری و پیشنهادات: در نهایت، نتایج تحقیق خود را در قالب یک نتیجه‌گیری جامع بیان کرده و پیشنهاداتی برای بهبود سیستم ارائه دهید.
این پرسش و پاسخ‌ها می‌تواند به عنوان راهنمایی برای نوشتن پایاننامه نرم‌افزاری مفید باشد.
