یک الگوریتم کنترل پوشش دهی بهره وری انرژی مبتنی بر PSO برای شبکه های حسگر بی سیم
چکیده
شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، شبکه هایی با مقیاس بزرگ و تراکم بالا هستند که معمولاً همپوشانی ناحیه پوشش دهی دارند. علاوه بر این استقرار تصادفی گره های حسگر نمی تواند به صورت کامل پوشش ناحیه حسگری را تضمین کند، که این موضوع منجر به پوشش حفره ها در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) می شود. بنابراین کنترل پوشش‌دهی نقش مهمی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ایفا می کند. برای کاهش اتلاف غیرضروری انرژی و بهبود عملکرد شبکه، بهره وری انرژی و نرخ پوشش دهی برای شبکه های حسگر بی سیم (WSN) را در نظر می گیریم. در این مقاله، یک الگوریتم جدید کنترل پوشش دهی بر اساس بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) ارائه می دهیم. در ابتدا، گره های حسگر به صورت تصادفی در ناحیه هدف مستقر می شوند و پس از استقرار، ایستا باقی می مانند. سپس کل شبکه به گریدهایی تقسیم می شود و ما نرخ پوشش‌دهی گرید و مصرف انرژی را محاسبه می کنیم. در نهایت شعاع حسگری هر گره حسگر با توجه به نرخ و مصرف انرژی هر گرید تنظیم می شود. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که الگوریتم ما می‌تواند به صورت موثری نرخ پوشش دهی را بهبود دهد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
1. مقدمه
در سال های اخیر، شبکه های حسگر بی سیم (WSN) به دلیل مشخصه کم هزینه بودن و ماهیت بسیار انطباق پذیر، مورد توجه محققان زیادی قرار گرفته اند [آکیلدیز،سو، سانکاراسوبارامانیام و همکاران، 2016]. شبکه های حسگر بی سیم را می توان برای کاربردهای بی شماری مانند ردیابی هدف، هشدار در برابر بلایای طبیعی و دستگاه های پوشیدنی [میلنکووی، اوتو و جووانوف (2006)] و غیره، اتخاذ کرد. می توان پیش بینی کرد که شبکه حسگر بی سیم در آینده، چشم اندازهای کاربردی گسترده‌ای دارد که می‌توانند تاثیرات بسیار زیادی بر زندگی داشته باشد. هنوز هم جنبه های تحقیقاتی متعددی وجود دارد که باید درباره کاربردهای شبکه حسگر بی سیم از جمله موقعیت یابی، تجمیع داده ها، انتقال داده ها و بهره وری انرژی مورد بررسی قرار گیرد [وانگ (2017)؛ یانگ (2018)؛ سینگ (2018)؛ سونی (2018)].
Abstract
Wireless Sensor Networks (WSNs) are large-scale and high-density networks that typically have coverage area overlap. In addition, a random deployment of sensor nodes cannot fully guarantee coverage of the sensing area, which leads to coverage holes in WSNs. Thus, coverage control plays an important role in WSNs. To alleviate unnecessary energy wastage and improve network performance, we consider both energy efficiency and coverage rate for WSNs. In this paper, we present a novel coverage control algorithm based on Particle Swarm Optimization (PSO). Firstly, the sensor nodes are randomly deployed in a target area and remain static after deployment. Then, the whole network is partitioned into grids, and we calculate each grid’s coverage rate and energy consumption. Finally, each sensor nodes’ sensing radius is adjusted according to the coverage rate and energy consumption of each grid. Simulation results show that our algorithm can effectively improve coverage rate and reduce energy consumption.
Introduction
Wireless sensor networks (WSNs) have received significant research attention in recent years, due to their characteristic of low cost and highly adaptive nature [Akyildiz, Su, Sankarasubramaniam et al. (2016)]. WSNs can be adapted for numerous applications, such as target tracking, disaster warning, and wearable devices [Milenkovi, Otto and Jovanov (2006)], etc. We can foresee that a WSN has broad application prospects in the future, which can greatly impact lives. Meanwhile, there are still numerous research aspects remaining to be explored in WSN applications, including localization, data aggregation, data transmission and energy efficiency [Wang (2017); Yang (2018); Singh (2018); Soni (2018)].
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1. مقدمه
2. تحقیقات مرتبط
3. مدل سیستمی
3.1. مدل شبکه ای
3.2. مدل انرژی
3.3. محاسبه نرخ پوشش دهی
3.4. تابع برازش
4. الگوریتم پیشنهادی ما
4.1. الگوریتم قراردای ازدحام ذرات (PSO)
4.2. مرحله اولیه
4.3. تقسیم گرید
4.4. تنظیم شعاع
5. ارزیابی عملکرد
6. بحث
7. نتیجه گیری
منابع
Abstract
1 Introduction
2 Related work
3 System model
3.1 Network model
3.2 Energy model
3.3 Coverage rate calculation
3.4 Fitness function
4 Our proposed algorithm
4.1 Conventional PSO algorithm
4.2 Initial phase
4.3 Grid partition
4.4 Radius adjustment
5 Performance evaluation
6 Discussion
Conclusion
References
- اصل مقاله انگلیسی با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه