الگوریتم بهبود یافته بهینه‌سازی ازدحام ذرات برای خوشه‌بندی شبکه های حسگر بی‌سیم

یکی از مشکلات مهم طراحی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم کاهش مصرف انرژی یا تضمین استفاده سازماندهی شده و کنترل شده به بهترین شکل است. در این پژوهش بهینه‌سازی ازدحام ذرات بهبود یافته با هدف کارایی بهینه در شرایط تعداد نودهای زنده در شبکه حسگر بی‌سیم به کار برده شده است. این الگوریتم برای تشکیل خوشه‌ها و افراز شبکه با هدف برطرف کردن مشکلات پی.اس.اُ سنتی استفاده گشته است.

مقدمه: شبکه های حسگر بی‌سیم اخیرا مخصوصا با افزایش گستره‌های اینترنت اشیا اهمیت بیشتری یافته‌اند. این شبکه‌های زمان واقعی با منابع بسیار محدود هستند اما در کاربردهای متوعی استفاده می‌شوند.بخش مهم این محدودیت‌ها مرتبط با ویژگی‌های بی‌سیم و از راه دور بودن آنها است که رابطه مستقیمی با مصرف انرژی دارند. بنابراین کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر شبکه چالش‌های مهم برای پژوهشگران هستند. برای دور شدن از چنین مشکلاتی می‌توان پروتکل‌های مسیریابی کارا به کار برد. بیشتر پروتکل‌های مسیریابی که این روزها در شبکه‌های بی‌سیم استفاده می‌شوند خوشه‌بندی و مسیریابی چندجهشه است. مسیریابی مبتنی بر خوشه‌ روشی است که نودها را به گروه‌های مختلف تقسیم می‌کند، و در هر گروه سرخوشه (مرکز خوشه) مسئول جمع‌آوری و ارسال داده به پایگاه پایه (بیس‌ استیشن) است. مسیریابی چند جهشه مسیریابی است که نودها اطلاعات را از طریق دیگر نودها به بیس استیشن می‌فرستند. دلیل اصلی مشکل مصرف انرژی زیاد این است که در شبکه‌ها مسیریابی چند جهشه در نقاط و نودهای نزدیک به بیس‌استیشن داغ می‌شوند، چون این نودها مسئول فرستادن داده به بیس‌استیشن هستند. چالش بعدی که در زمینه مسیریابی مبتنی بر خوشه‌بندی وجود دارد روش انجام خوشه‌بندی برای انتخاب سرخوشه (مرکز خوشه) است. برای تضمین اینکه مشکل انرژی مانع بیشتر شبکه و افزایش پیچیدگی نمی‌شود، بایستی چاره‌های در رابطه با مسئله مدیریت انرژی مانند مصرف زیاد و نامتعادل انرژی دیده شود. در این لحاظ که از ترکیبی از ارتبطات چند جهشه و مبتنی بر خوشه استفاده شده است، روشی ارائه گشته که از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات برای افراز همه نودها به خوشه‌های با اندازه یکسانی استفاده می‌کند. در این روش خوشه‌های نزدیک به بیس استیشن کوچکتر هستند، بنابراین نزدیکترین سرخوشه به بی.اس، انرژی بیشتری برای روابط درون خوشه‌ای و فوروارد کردن داده‌های دیگر سرخوشه‌ها به بیس‌استیشن نگه‌داری می‌کند. در این روش از مصرف انرژی نامتعادل دور می‌شود و مشکلات نقاط داغ می‌تواند حل شود. با این حال پی.اس.اُ استاندارد از مشکلاتی چون همگرایی که روی کارایی تاثیر می‌گذارد رنج می‌برد. الگوریتم‌های متفاوتی برای بهبود الگوریتم پی.اس.اُ استاندارد پیشنهاد شده است، اما بعضی از آنها پیچیدگی و بار محاسباتی آن را افزایش داده‌اند. بنابراین این پژوهش الگوریتم پی.اس.اُ ایی را توسعه می‌دهد که بهینه است و مزیت‌های الگوریتم اصلی را با خود دارد.

دیدگاه‌تان را بنویسید: