کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی ترجمه فارسی نسخه تمام متن
4929189 1363282 2018 9 صفحه PDF 19 صفحه WORD دانلود کنید
عنوان انگلیسی مقاله
Performance analysis of ZigBee network topologies for underground space monitoring and communication systems
ترجمه فارسی عنوان
تجزیه و تحلیل عملکرد توپولوژی شبکه های زیگ بی برای نظارت بر فضای زیرزمینی و سیستم های ارتباطی
کلمات کلیدی
فضای زیرزمینی، شبکه های حسگر بی سیم، توپولوژی زیگ بی، عملکرد شبکه، سیستم ارتباطات
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1. مقدمه

شکل 1. توپولوژی معماری شبکه زیگ بی

2. کارهای مرتبط

شکل 2. رویه سازماندهی گره های زیگ بی در معادن زیر زمینی

3. معیارهای عملکرد شبکه زیگ بی

جدول 1. پارامترهای شبیه سازی و پیکره بندی گره ها

4. تنظیم و طراحی شبیه سازی شبکه زیرزمینی زیگ بی

جدول 2. مشخصات مدل انرژی میکا Z

جدول 3. سناریو های شبیه سازی توپولوژی زیگ بی با شبکه های مختلف

5. نتایج و تجزیه و تحلیل

5.1 توان بازدهی

5.2. نرخ تحویل بسته

5.3. تأخیر پایان تا پایان

5.4. مصرف انرژی

شکل 3. نمایی از سازماندهی گره های زیگ بی در یک معدن زیرزمینی (الف) توپولوژی مش (ب) توپولوژی خوشه درختی

شکل 4. میزان بازدهی به ازای سناریو 12 گره ای توپولوژی مش و خوشه درختی

شکل 5. میزان بازدهی متوسط به ازای تعداد گره های مختلف توپولوژی مش و خوشه درختی

شکل 6. نرخ تحویل بسته به ازای تعداد گره های مختلف توپولوژی مش و خوشه درختی

شکل 7. تأخیر پایان تا پایان متوسط در هر گره مقصد برای توپولوژی مش و خوشه درختی

شکل 8. تأخیر پایان تا پایان به ازای تعداد گره های مختلف برای توپولوژی مش و خوشه درختی

شکل 9. مصرف انرژی به ازای تعداد گره های مختلف برای توپولوژی مش و خوشه درختی 

5.5 امنیت تحویل بسته

6. بحث

جدول 4. قابلیت اطمینان توپولوژی ZigBee در فضاهای زیرزمینی

7. نتیجه
ترجمه چکیده
پیشرفت در تونل سازی و تکنولوژی های فضای زیرزمینی و نیاز به سیستم های نظارت و ارتباطات در مقیاس وسیع برای عملیات های ایمن و کارآمد باعث شده که عصر شبکه های حسگر بی سیم (WSNs) بوجود آید. پیشرفت شبکه های حسگر بی سیم با نوآوری گره های حسگر همراه با ویژگی های قابل توجهی از قبیل ابعاد کوچک تر، بهره وری بیشتر، تأخیر کمتر و پوشش آنتن قوی همراه است. توزیع گره های حسگر در شبکه های حسگر بی سیم صنعتی متراکم، یکی از مسائل حیاتی در جهت کیفیت بهتر خدمات و انتقال پیام قابل اعتماد از طریق شبکه به شمار می رود. در این مطالعه، توزیع گره حسگرهای مختلف در شبکه های زیگ بی برای نظارت بر فضای زیرزمینی و سیستم های ارتباطی مورد بررسی قرار گرفته است. عملکرد توپولوژی شبکه زیگ بی در سناریوهای 12، 20، 30، 40 و 50 گره برای آرایش گره مستقر در محیط های زیرزمینی تحت بررسی قرار می گیرد. معیارهای مورد استفاده برای ارزیابی عملکرد عبارتند از: توان بازدهی، نرخ تحویل بسته (PDR)، تأخیر انتها تا انتها، مصرف انرژی و امنیت تحویل بسته. ارزیابی نتایج تایید می کند که توپولوژی توری (mesh)، با توجه به توان بازدهی بالاتر، نرخ تحویل بسته و امنیت شبکه در اولویت طراحی شبکه حسگر بی سیم قرار دارد، در حالیکه توپولوژی خوشه درختی در شرایط تأخیر انتها تا انتها کمتر و مصرف انرژی کمتر ترجیح داده می شود. تجزیه و تحلیل ها نشان می دهد که توپولوژی توری، یک شبکه نظارت و ارتباطات قابل اعتماد تری را با کیفیت مناسب در فضاهای زیرزمینی و تونل ها ایجاد می کند. بنابراین، تأخیر انتها تا انتها و مصرف انرژی بیشتری، نمی تواند عمده نگرانی در مورد توپولوژی توری در کاربردهای معادن زیرزمینی براساس تأخیر داده قابل قبول و استفاده از نیروی معادن باشد.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه علوم زمین و سیارات مهندسی ژئوتکنیک و زمین شناسی مهندسی
چکیده انگلیسی


- ZigBee was evaluated for underground space monitoring and communication systems.
- Mesh and cluster-tree arrangements were investigated for a reliable transmission.
- The network performance were analysed based on metrics.
- Mesh topology shows a higher network performance for underground mines.

The advancement in tunnelling and underground space technologies and the need for large scale monitoring and communication systems for safe and efficient operations has triggered the era of wireless sensor networks (WSNs). The progress of WSNs have been associated with the innovation of sensor nodes with the more significant features of smaller size, more cost-effectiveness, lower latency and powerful antenna coverage. The sensor nodes arrangement in dense industrial WSNs is one of the crucial issues for a better quality of service and a reliable message transmission through the network. In this study, we investigate various sensor node arrangements of ZigBee networks for underground space monitoring and communication systems. The performance of ZigBee topologies are analysed in 12, 20, 30, 40 and 50-node scenarios for stationary node deployment in underground environments. The metrics used for the performance evaluation include throughput, packet delivery ratio (PDR), end-to-end delay, energy consumption and packet delivery security. The results evaluation confirms the mesh topology is prioritised in WSNs design considering higher throughput, packet delivery ratio and network security, while the cluster-tree topology is preferred in case of lower end-to-end delay and lower energy consumption. The analyses show that the mesh topology creates a more reliable monitoring and communication network with an adequate quality of service in underground spaces and tunnels. Therefore, greater end-to-end delay and energy consumption could not be major concerns for the mesh topology in underground mine applications based on the acceptable data latency and using mine power.

102

ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Tunnelling and Underground Space Technology - Volume 71, January 2018, Pages 201-209
نویسندگان
, , , , , ,