تخصیص حسگرها جهت طیف سنجی همکارانه در شبکه حسگر هوشمند بی سیم با قابلیت برداشت انرژی بی سیم با هدف برقراری عدالت در بهره وری انرژی

شبکه حسگر هوشمند بی سیم ، بدلیل سادگی ساختار حسگرها و هزینه کمتر و قابلیت پیاده سازی در مناطق مختلف ، یک راهکار مورد توجه برای تشخیص زمان های خالی بودن یک کانال مخابراتی ، جهت استفاده مجدد فرکانسی از آن، می باشد. استفاده از این شبکه ها جهت اجرای طیف سنجی ، باعث افزایش کارایی استفاده از طیف های فرکانسی توسط کاربران ثانویه در شبکه های رادیوشناختی خواهد شد. از طرفی با توجه به سادگی ساختار حسگرها، و نیز محدودیت سایز و وزن باتری آنها، اجرای طیف سنجی با دقت و صحت بالا، از چالش های پیش رو در شبکه های حسگر بی سیم هوشمند بوده و در تحقیقات متعددی به آن پرداخته شده است . یک راهکار پرتوجه ، طیف سنجی همکارانه حسگرها جهت افزایش دقت و صحت نتایج طیف سنجی می باشد، اما به هرحال استفاده از چندین حسگر برای سنجش یک کانال نیاز به مصرف انرژی بیشتر و هزینه بیشترخواهد داشت و بنابراین ، استفاده از تمام حسگرها جهت طیف سنجی همکارانه بهینه نمی باشد. قابلیت برداشت انرژی بی سیم ، در این شبکه ها می تواند به عنوان راهکاری موثر جهت افزایش انرژی حسگرها بکار رود. اما از طرفی ، این راهکار با چالش تعیین عادلانه اینکه کدام حسگرها طیف سنجی کرده و کدام حسگرها انرژی برداشت نمایند، روبرو می شود. چالش مورد نظر ذاتا یک مسئله غیرمحدب و بدرفتار است که حل بهینه آن، نیازمند جستجوی فراگیر بوده که بسیار زمان بر است . در این مقاله با استفاده از رویکرد نظریه بازی ، نوآوری های زیادی جهت ساده سازی و حل مسئله با پیشنهاد تشکیل ائتلاف حسگرها برای طیف سنجی همکارانه یک کانال مخابراتی ، و یا برداشت انرژی بی سیم ، ارائه می شود، به طوری که هم عدالت در بهره وری انرژی بوده و هم با دقت و اطمینان بالایی طیف سنجی انجام شود. پیشنهاد راهکار پیشنهادی در قالب یک بازی همکارانه مدل شده و الگوریتم مناسبی با پیچیدگی به مراتب کمتر از الگوریتم های جستجوی فراگیر مطرح می شود . نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که روش پیشنهادی ، انرژی مصرفی حسگرها را حداقل می نماید به گونه ای که بهره وری انرژی با قابلیت برداشت انرژی ، مشروط به دقت و کیفیت بالای طیف سنجی ، به بیشترین مقدار ممکن خواهد رسید.

کلیدواژه ها:

برداشت انرژی ، تشکیل ائتلاف ، شبکه حسگر هوشمند ، نظریه بازی ، طیف سنجی همکارانه .