پایان نامه ارشد: بهبود خوشه بندی شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از ترکیب الگوریتم ژنتیک و کلونی مورچگان

ما بر اساس یکسری معیار ها که شرایط را برای ما تعیین می کنند می توانیم خوشه بندی های متفاوتی را به شبکه ی خود اعمال کنیم. این تکنیک ها را می توانیم طبقه بندی کنیم.

2-8-1. مدل شبکه

معماری های مختلف و طراحی اهداف / محدودیت ها برای برنامه های مختلف WSN ها بررسی شده است. در زیر برخی از پارامترهای مربوطه معماری و مشخص کردن پیامدهایشان در شبکه خوشه بندی آمده است:

  • پویایی شبکه: اصولا WSN ها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند: گره های حسگر، ایستگاه پایه و رویدادهای نظارتی. گذشته از این چند راه اندازی که از شبکه های سیار استفاده می کند ، بسیاری از معماری های شبکه فرض می کنند که گره های حسگر ثابت هستند. گاهی اوقات حمایت از تحرک ایستگاه پایه یا CH ضروری است.

تحرک گره خوشه بندی بسیار چالش برانگیزی را از زمان عضویت گره تا تغییرات دینامیکی، اجبار خوشه بندی در طول زمان تکامل را داشته است. از سوی دیگر، اتفاقاتی که توسط یک حسگر می تواند به طور متناوب یا پیوسته انجام شود مورد نظارت قرار می گیرد. مثلاً در یک هدف برنامه شناسایی / ردیابی، رویدادی (پدیده) پویا است که نظارت درخت کاری برای پیشگیری از آتش گیری درخت یک مثال از وقایع متناوب است.

نظارت بر وقایع متناوب به شبکه اجازه کار در یک حالت واکنشی، به سادگی ایجاد ترافیک در هنگام گزارش را می دهد. رویدادهای مستمر در اکثر برنامه های کاربردی نیاز به گزارش های دوره ای و به تبع آن تولید ترافیک قابل توجهی به مسیرهای گود افتاده دارند.

اگرچه رویدادهای مستمردر اغلب خوشه های پایدار اتفاق می افتند، اما ممکن است به طور نامنظمی CH     های مربوط به گره ها را در خوشه بندی پر نکند و یک چرخش نقش CH   ممکن است لازم باشد اگر CH   به طور تصادفی از جمعیت حسگر برداشته شود. رویداد های تناوبی از  استراتژی های خوشه تطبیقی حمایت می کند اگر تعداد رویدادها به میزان قابل توجهی نوسان کند.

  • پردازش داده ها در شبکه: از آنجایی که گره های حسگر ممکن است داده های حشو قابل توجهی تولید کند، بسته بندی های مشابه از گره های متعدد را می توان جمع آوری کرد به طوری که تعدادی از انتقالات کاهش می یابند. تجمع داده ها از اطلاعات منابع مختلف با استفاده از توابعی مثل (با حذف موارد تکراری)، حداقل، حداکثر و میانگین ترکیب می شوند.
مطلب مشابه :  دانلود پایان نامه ارشد: مصادیق بزه دیدگی زنان بر اساس مکان وقوع بزه

برخی از این توابع می تواند تا حدی یا به طور کامل در هر گره حسگر توسط گره حسگر بازدید کنندگان برای هدایت  کاهش داده های شبکه اجرا شوند. شناختی که مصرف انرژی کمتر از ارتباطات را محاسبه می کند، انرژی قابل توجهی صرفه جویی را می تواند از طریق تجمع داده ها به دست آورد. این روش برای دستیابی به صرفه جویی انرژی و بهینه سازی ترافیک در تعدادی از پروتکل مسیریابی استفاده شده است.

در بعضی از ساختارهای شبکه ای، همه توابع تجمع به گره های قدرتمند تر و تخصصی تر اختصاص داده می شوند. تجمع داده ها نیز از طریق تکنیک های پردازش سیگنال امکان پذیر است. در آن صورت، این موضوع اشارده می کند که به عنوان همجوشی داده ها که در آن یک گره با کاهش سر و صدا قادر به تولید یک سیگنال دقیق تر است با استفاده از برخی از تکنیک ها مانند پرتودهی به ترکیب سیگنال ها می پردازند.

این موضوع برای انتظار CH   ها مشهود خواهد بود تا تجمع / همجوشی داده ها را انجام دهد که ممکن است انتخاب CH تنها گره تخصصی را محدود کرده و یا نیاز به محدود کردن تعداد حسگرها در هر خوشه به منظور حصول اطمینان دارد که بیش از حد سنگین نشود.

این نکته نگران کننده گاهی برای گرفتن بک آپ CH  برای یک خوشه و یا چرخش نقشCH  در میان حسگرها در خوشه بندی لازم است. بدیهی است، چنین طراحی انتخابی/ محدودیت بر روی نوع خوشه بندی موثر باشد.

با این حال در سیستم خود سازماندهی، گره های حسگر به صورت تصادفی پراکنده شده موجب ایجاد زیرساخت ها به صورت تک کاره می شود. در این زیرساخت ها، ایستگاه پایه پایه یا CH از نظر بهره وری عملکرد انرژی نیز حیاتی است. هنگامی که توزیع گره ها یکسان نیست، خوشه بندی بهینه یک مسئله مبرم برای فعال کردن انرژی کارآمد عملیات شبکه است.

علاوه بر این، در برخی از نصب ها، کارکردهای متفاوت را می توان با گره های مستقر در مرتبط نمود و انتخاب CH ممکن است محدود شود. در شبکه های گره های حسگر همگن، یعنی همه دارای ظرفیت برابر از نظر محاسبات، ارتباطات و قدرت هستند، CH   ها از حسگرهای مستقر برداشته می شوند.

اغلب در این مورد، CH ها با دقت کار نموده، به عنوان مثال از دریافت وظایف سنجش، به منظور جلوگیری از تخلیه ا نسبتاً سریع نرژی خود ممانعت می کند. علاوه بر این، دامنه ارتباطات و نزدیکی CH نسبت به ایستگاه پایه نیز ممکن است محدودیت ها / معضلاتی شوند که باید در نظر گرفته شود. دامنه ارتباط حسگر معمولاً محدود بوده و CH قادر به رسیدن به ایستگاه پایه نخواهد بود. حتی اگر یک گره به طور مستقیم با ایستگاه پایه ارتباط برقرار نماید، باز هم پیگیری مسیرهای چند هوپی بهتر است. بنابراین، اتصال بین CH عامل مهمی است که طرح خوشه بندی را تحت تاثیر قرار می دهد.

مطلب مشابه :  پایان نامه هوش استراتژیک مدیران و توسعه سازمانی و رفتار کارآفرینانه