چکیده
شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، شبکه هایی با مقیاس بزرگ و تراکم بالا هستند که معمولاً همپوشانی ناحیه پوشش دهی[coverage] دارند. علاوه بر این استقرار تصادفی گره های حسگر نمی تواند به صورت کامل پوشش ناحیه حسگری را تضمین کند، که این موضوع منجر به پوشش حفره ها در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) می شود. بنابراین کنترل پوشش‌دهی نقش مهمی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ایفا می کند. برای کاهش اتلاف غیرضروری انرژی و بهبود عملکرد شبکه، بهره وری انرژی و نرخ پوشش دهی برای شبکه های حسگر بی سیم (WSN) را در نظر می گیریم. در این مقاله، یک الگوریتم جدید کنترل پوشش دهی بر اساس بهینه سازی ازدحام ذرات[Particle Swarm Optimization] (PSO) ارائه می دهیم. در ابتدا، گره های حسگر به صورت تصادفی در ناحیه هدف مستقر می شوند و پس از استقرار، ایستا باقی می مانند. سپس کل شبکه به گریدهایی تقسیم می شود و ما نرخ پوشش‌دهی گرید و مصرف انرژی را محاسبه می کنیم. در نهایت شعاع حسگری[Sensing] هر گره حسگر با توجه به نرخ و مصرف انرژی هر گرید تنظیم می شود. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که الگوریتم ما می‌تواند به صورت موثری نرخ پوشش دهی را بهبود دهد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
کلمات کلیدی
بهینه سازی ازدحام ذرات، کنترل پوشش دهی، بهره وری انرژی، شبکه های حسگر بی سیم.
- چکیده
- کلمات کلیدی
- 1. مقدمه
- 2. تحقیقات مرتبط
- 3. مدل سیستمی
- 3.1. مدل شبکه ای
- 3.2. مدل انرژی
- 3.3. محاسبه نرخ پوشش دهی
- 3.4. تابع برازش
- 4. الگوریتم پیشنهادی ما
- 4.1. الگوریتم قراردای ازدحام ذرات (PSO)
- 4.2. مرحله اولیه
- 4.3. تقسیم گرید
- 4.4. تنظیم شعاع
- 5. ارزیابی عملکرد
- 6. بحث
- 7. نتیجه گیری
- منابع
Abstract:
Keywords:
1 Introduction
Related work
System model
Network model
Energy model
Coverage rate calculation
Fitness function
Our proposed algorithm
Conventional PSO algorithm
Initial phase
Grid partition
Radius adjustment
Performance evaluation
Discussion
Conclusion
Acknowledgments:
References
بحث
روش های استقرار گره را می توان به دو دسته تقسیم کرد: استقرار تصادفی و استقرار برنامه ریزی شده. در روش استقرار تصادفی، گره های حسگر به صورت تصادفی در سراسر ناحیه هدف مستقر می شوند. این روش ساده است و می تواند در شبکه های حسگر بی سیم با مقیاس بزرگ اتخاذ شود. در این شرایط، گره های حسگر برای جلوگیری از افزونگی پوشش دهی برنامه ریزی کرد. گره های حسگر را می توان برای صرفه جویی در مصرف انرژی و هوشیار سازی رخداد های خاص به حالت خواب وارد کرد. به طور کلی توپولوژی این روش ثابت است و موانعی را در شبکه های حسگر بی سیم در نظر نمی گیرد.
برای روش استقرار برنامه ریزی شده، گره های حسگر را می‌توان در موقعیت از پیش تعریف شده مستقر کرد، یعنی محیط کار گره های حسگر را می توان قبل از استقرار در نظر گرفت. بهره وری انرژی شبکه های حسگر بی سیم، یک عامل ضروری است تا هنگام طراحی توپولوژی شبکه در نظر گرفته شود. این روش نیاز به تلاش و قابل توجهی در ساخت شبکه دارد که همیشه برای استقرار شبکه های حسگر بی سیم با مقیاس بزرگ، مناسب نیست. با این حال می توان نرخ پوشش دهی و بهره‌وری انرژی را برای شبکه های حسگر بی سیم تضمین کرد و هنوز هم باید تحقیقات بیشتری در این زمینه انجام شود.
طول عمر شبکه نقش مهمی در الگوریتم های زمانبندی حسگر ایفا می کند. از آنجایی که موقعیت های حسگر ممکن است در مراحل قبلی برنامه‌ریزی شده باشد، این گره ها می توانند بیشتر زمان بندی شوند. با هدف صرفه جویی انرژی، برخی حسگر ها می توانند در حالت خواب قرار بگیرند و در برخی موارد در حالت عملیاتی روشن شوند. این مطالعه همسوگرد می تواند طول عمر شبکه را طولانی تر کند. همچنین، قابلیت سیار حسگر و محدوده حسگری باید در برنامه های زمان بندی مورد توجه قرار گیرند.
در الگوریتم پیشنهادی ما، روش قابل تنظیم شعاع حسگری را برای شبکه های حسگر بی سیم ثابت طراحی می کنیم. این روش یک روش امکان پذیر برای پوشش دهی شبکه است اما هنوز جنبه های زیادی وجود دارد که باید در تحقیقات بعدی مورد توجه قرار گیرد. برای این ساختار گرید، ناحیه هدف ممکن است برای تقسیم بندی یکنواخت مناسب نباشد،به این دلیل که مانع یا مکان غیرقابل مستقر در شبکه وجود دارد. همچنین، اثربخشی الگوریتم مورد بحث قرار می گیرد زمانی که برخی برش های گره های حسگر باقی می مانند.در ضمن مقیاس شبکه باید در تحقیقات بعدی ما گسترش یابد.
نتیجه گیری
در این مقاله، ما یک الگوریتم کنترل پوشش‌دهی بهره وری انرژی را برای شبکه های حسگر بی سیم مبتنی بر الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) پیشنهاد می کنیم. با هدف به دست آوردن توازن بین نرخ پوشش دهی و هزینه انرژی، شعاع حسگری هر گره حسگر را برای دستیابی به این هدف تنظیم می کنیم. در ابتدا، گره های حسگر را به صورت تصادفی در ناحیه حسگری مستقر می کنیم، و سپس شبکه را به گرید ها تقسیم بندی می کنیم. همچنین، نرخ پوشش دهی و مصرف انرژی هر گرید محاسبه می شوند. در نهایت، بهینه سازی ازدحام ذرات را اتخاذ می‌کنیم تا شعاع حسگری گره های حسگر را در گرید های مختلف تنظیم کنیم. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که الگوریتم پیشنهادی ما نسبت به سایر الگوریتم های PSO بیان شده در ادبیات، بهتر عمل می کند.
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.