ارائه روشی بهینه برای متوازن سازی مصرف انرژی و تشکیل خوشه های بهینه در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از قابلیت های خوشه بندی

شبکه های حسگر بی سیم از تعدادی گره حسگر تشکیل شده اند که برای یک هدف خاص در یک محدوده مکانی توزیع شده اند. به دلیل محدودیت انرژی گره ها، بهره وری انرژی باید به عنوان هدف کلیدی در طراحی شبکه های حسگر مدنظر قرار گیرد. خوشه بندی از روش هایی است که به عنوان رویکردی مناسب در مدیریت بهره وری مصرف انرژی مورداستفاده قرار می گیرد. گردش نقش سرخوشه مابین حسگرها از مسائل مهم در خوشه بندی است و راه حل های مختلفی برای آن ارائه شده است. در حوزه روش های سلسله مراتبی متمرکز، جمع آوری مستقیم اطلاعات مربوط به سطح انرژی گره ها در هر دوره، هزینه گردش نقش سرخوشه را افزایش می دهد. در شبکه های حسگر بی سیم، مشکل محدودیت منابع انرژی یک معضل اساسی محسوب می شود. این تحقیق الگوریتمی را ارائه می نماید که با انتخاب دقیق مناسب ترین گره در یک خوشه به عنوان سرخوشه جدید باعث افزایش طول عمر شبکه و بهبود کارایی آن می شود. در این تحقیق از الگوریتم کلونی مورچه ها برای تشکیل خوشه های مناسب استفاده میشود و با ادغام پارامترهای فاصله و انرژی، الگوریتمی ارائه می کند که کارایی بیشتری نسبت به الگوریتم های قبلی دارد. همچنین با انتخاب هدرهای مناسب، به کارآمدتر شدن الگوریتم کمک میکند. اگرچه در برخی از مطالعات قبلی، الگوریتم های تکاملی مانند الگوریتم ژنتیک برای خوشه بندی مناسب در شبکه های حسگر بی سیم استفاده شده است، اما طبق تحقیقات و مطالعات انجام شده، الگوریتم کلونی مورچه ها به تنهایی مورد استفاده قرار نگرفته است. از طرفی در اجرای الگوریتم علاوه بر استفاده از بردار فرمونی، از نوع خاصی از بردار اکتشافی استفاده می شود. ویژگی آن از نظر اعمال معیار تعریف ("فاصله بهینه") در انتخاب سنسور بعدی در فرآیند انتخاب سر خوشه مناسب است. این بردار در طول مراحل اجرای این الگوریتم هر بار به روز می شود و به همراه بردار فرمون وظیفه هدایت مسیر جستجو برای یافتن راه حل بهینه را بر عهده دارد. ارائه یک الگوریتم بهینه برای کاهش مصرف انرژی با کاهش سربار ارتباط و محاسبات در شبکه های حسگر بی سیم و افزایش عمر شبکه حسگر بی سیم با کاهش سربار ارتباطات و محاسبات داده ها، یکی از مهم ترین نوآوری های این پژوهش است.

کلیدواژه ها:

متوازن سازی مصرف انرژی ، خوشه های بهینه ، بهبود کارایی شبکه حسگر ، افزایش مقیاس پذیری ، کاهش مصرف انرژی