بهینه‌سازی ازدحام ذرات برای کثرینه کردن طول عمر شبکه‌های حسگر بی‌‌سیم

تنها نیاز به خواندن سه تا چهار تا مقاله است.

به امید خدا امروز آنها را تمام می‌کنم.

Particle swarm optimization for maximizing lifetime of wireless sensor networks

برای حل مشکل نقاط داغ ما می‌توانیم دو تا کار بکنیم

۱: فوروارد داده‌ها به طو ر یکنواخت توسط سرخوشه‌ها انجام شود.

۲: خوشه‌های با اندازه کوچکتر نزدیک بیس‌استیشن تشکیل شود، و سرخوشه‌های این خوشه‌ها داده ها را ابیس‌استیشن فوروارد کنند.

برای پیاده‌سازی راه حل ترکیبی اول دوم ما از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات استفاده می کنیم.

کارهایی که باید انجام بدهیم:

۱: الگوریتم‌ مسیریابی و خوشه‌بندی منحصر به فرد مبتنی بر پی.اس.اُ نشان می‌دهیم.

۲: طرح توزیع یافته‌ای برای مشکل (سیل شکست) سرخوشه‌ها نشان می‌دهیم.

۳: در فرایند مسیریابی میانگین عمر سرخوشه‌ها را به وسیله توزیع یکنواخت ترافیک بار روی سرخوشه‌ها افزایش می‌دهیم.

۴: ما یک تابع تناسب کارا برای راه حل مسیریابی ایجاد و یک فرمول برنامه‌نویسی خطی برای آن ایجاد می‌کنیم.

۵: در فاز خوشه‌بندی شعاع منحصر خوشه‌بندی هر سرخوشه را مبتنی بر طول عمر محاسبه شده آن از فاز مسیریابی محاسبه می‌کنیم.

۶: طول عمر سرخوشه‌ها را به وسیله اختصاص دادن تعداد نودهای حسگر کمتر به آنها افزایش می‌دهیم.

۷: الگوریتم نشان داده به طور سنگین شبیه‌سازی شده و با نتایج رهیافت‌های مبتنی بر پی.اس.اُ وخوشه‌بندی  ژنتیک مقایسه شده‌اند.


یا به زبانی دیگر

برای حل مشکل نقاط داغ و کثرینه کردن طول عمر شبکه از الگوریتم مسیریابی و خوشه‌بندی منحصر به فرد مبتنی بر پی.اس.اُ استفاده کردیم.

استنتاج تابع تناسب کارا برای مسیریابی و خوشه‌بندی

فرمول بندی کردن برنامه‌نویسی خطی برای الگوریتم‌های مسیریابی و خوشه‌بندی

بازیابی توزیع شده سرخوشه‌های همسایه و نودهای حسگر عضور برای (فولت تولرنس) سیل شکست.

شبیه‌سازی الگوریتم نشان داده شده برای نشان دادن قدرت آن.


پروتکلی به نام Low-energy adaptive clustering hierarchy (LEACH) شناخته‌ترین پروتکل مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم است. در این پروتکل هر نود مبتنی بر احتمال زیر یک سرخوشه می‌شود.

در اینجا، پی، درصد مورد نیاز برای سرخوشه شدن، آر، نشان دهنده روند فعلی، و جی مجموعه نودهایی است که حداقل تا روند ۱ پی‌ام به عنوان سرخوشه ارائه نشد‌ه‌اند. اشکال اصلی این روش اینجاست که ممکن است نودی به عنوان سرخوشه انتخاب شود که انرژی کمی دارد.

تعدادی از راهکارها برای افزایش کارایی لیچ ارائه شده است که به عنوان مکانیسم‌های خوشه‌بندی منحصر به فرد برای نقاط داغ ارائه شده‌اند.


مدل‌ها:

ما یک شبکه حسگر توسعه یافته تصادفی در یک ناحیه مثلثی با مجموعه‌ای از نودهای حسگر طبیعی و گیت‌وای‌های پرانرژی ملاحظه می‌کنیم. گیت‌وای‌ها سرخوشه‌ها هستند. نودهای حسگر طبیعی داده محل را سنس کرده و به سرخوشه‌هایشان فوروارد می کنند، این سرخوشهه‌ها داده ارسال شده را از نودهای اعضایشان دریافت کرده و سپس آنها را تجمیع و مستقیما به بیس‌استیشن یا دیگر سرخوشه‌ها ارسال می‌کنند. نودهاا می‌توانند به صورت دستی یا تصادفی در ناحیه هدف مستقر شونهد. با این حال، همه نودهای حسگر، و گیت‌وای‌ها بعد از توسعه ساکن و بی‌حرکت می‌شوند. یک نود حسگر می‌تواند به هر گیت‌وای درون طیف حداکثری رابطه‌اش بپیوندد. گیت‌وای‌ها یک طیف ارتباطی طولانی‌تری از نودهای حسگر طبیعی دارند. این روابط از طریق‌ لینک‌های بی‌سیم میان دو نود ایجاد می‌شودتنها اگر آنها درون طیف رابطه‌ای از یکدیگر قرار گرفته باشند. لینک‌های وایرلس متقارن ملاحظه می‌شوندهمچنان که یک نود می‌تواند فاصله تقریبی مبتنی بر تقویت سینگال دریافت را محاسبه کند. پیاده‌سازی فعلی می‌تواند از دسترسی چندگانه تقسیم زمانی برای فرآهم آوردن  دسترسی رسانه به روابط لایه کنترل استفاده کند. گیت‌وای‌‌ها برای رابطه با بیس‌استیشن از پروتکل دستری با دور شدن از تصادم استفاده می‌کنند.

مدل انرژی از این مقاله گرفته شده است.


نشانه‌ها

برای توصیف الگوریتم نشان داده شده از نشانه‌های زیر استفاده می‌کنیم:

الگوریتم پیشنهادی:

عملیات طرح نشان داده شده در زیر آِمده است:

ابتدا نودها و گیت‌وای‌ها متحمل فرایند بوت‌استرینگ که بیس‌استیشن برای اختصاص دادن آی.دی‌های یکتا برای آنها تعیین کرده‌ است می‌شوند. بعد از آنکه تمام نودها و گیت‌وای‌ها آی‌.‌هایشان را برای بیس‌استیشن برودکست کردند، هر گیت‌وای می‌تواند آی.دی‌ها را از همه نودها و گیت‌وای‌های در محدوده رابطه‌اش به دست آورد. سرانجام برای ست‌آپ شبکه هر گیت‌وای اطلاعات محلیش را به بیس‌استیشن می‌فرستد. ست‌آپ شبکه شامل یک فاز ست‌آپ است که به وسیله فاز استیدی استیت اجرا می‌شود. در شروع فاز ست‌آپ، بی.اس با استفاده از گیت‌وای‌ها برای تعیین مقدار هاپ هر گیت‌وای، یک درخت هاپ می‌سازد، و سپس ست‌آپ مسیر پایانی به وسیله الگوریتم مسیریابی مبتنی بر پی.اس.اُ نشان داده شده اجرا می‌شود. سپس شعاع خوشه منحصر به فرد هر گیت‌وای با استفاده از اطلاعات ست‌آپ این کانال محاسبه شده و سپس خوشه‌بندی اجرا می‌گردد. همچنین انرژی آستانه یا حداقلی برای هر گیت‌وای محاسبه می‌شود. هر سرخوشه از پرش بعدی نسبت به سرخوشه، مقدار هاپ، و مقدار انرژی آستانه آگاه می‌شود. همه نودهای حسگر از سرخوشه‌هایشان آگاه می‌شوند. فاز استیدی استیت به رندها از پیش‌ تعیین ۶۵ و ۷۰ تقسیم می‌شود. در هر روند همه نودهای حسگر داده‌هایشان را برای سرخوشه‌هایشان می‌فرستند. همه سرخوشه‌ها داده‌ه ارا از نودهایشان تجمیع کرده و آن را برای بیس‌استیشن فوروارد می‌کنند. تا زمانی که مسیری از سرخوشه به بیس.استیشن وجود دارد فاز ست‌آپ شبکه تکرار می‌شود.

اکنون ما مسیریابی و خوشه‌بندی منحصر به فرد با استفاده از پی.اس.اُ در ست‌آپ فاز مسیریای و خوشه‌بندی به دو بخش بعدی مراجعه می‌کنیم:


دیدگاه‌تان را بنویسید: