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

اهداف الگوریتم های خوشه بندی در تحقیقات متفاوت است. غالباً هدف خوشه بندی انجام تنظیمات به منظور تسهیل در مواجهه با الزامات برنامه های کاربردی است. به عنوان مثال اگر برنامه ای به تاخیر داده ها، اتصال درون و بین خوشه ای و طول مسیر داده ها در مسیریابی حساس باشد معمولاً به عنوان معیار انتخاب CH و گروه بندی گره در نظر گرفته می شوند. بحث زیر بر اهداف عمومی خوشه بندی شبکه تاکید می کند:

 

  • تعادل بار: حتی در توزیع حسگرها در میان خوشه ها که معمولاً یکی از اهداف نصب است CH ها پردازش داده ها یا وظایف مهم مدیریت داخل خوشه را انجام می دهند . با توجه به وظایف CH ها، موازنه بار در میان آنها بدیهی است به طوری که آنها می توانند به اهداف عملکرد مورد انتظار برسند.

تعادل بار مسئله مهم تری در شبکه گیرنده بیسیم است که در آن CH ها از حسگرهای موجود برداشته می شوند. در این شرایط، تنظیم خوشه های هم اندازه برای گسترش طول عمر شبکه با ممانعت از فرسودگی انرژی زیر مجموعه CH ها با سرعت بالا و ناکارآمدی پیش از موعد آنها بسیار مهم است. حتی توزیع حسگرها نیز می تواند به تاخیر داده های اهرم بینجامد. هنگام گردآوری دادها توسط CH ها، داشتن همین تعداد گره در خوشه ها ضروری است به طوری که گزارش داده های ترکیبی تقریباً در یک زمان برای پردازش بیشتر در ایستگاه پایه یا لایه بعدی در شبکه آماده می شود.

 

  • تحمل خطا: در بسیاری از برنامه های کاربردی، شبکه گیرنده بیسیم در محیط های نامناسب موثر بوده و به این ترتیب گره ها معمولاً بیشتر در معرض خطر ابتلا به نقص و آسیب های فیزیکی قرار می گیرند. تحمل نقص CH به منظور جلوگیری از از دست دادن داده های مهم حسگرها معمولاً در چنین برنامه های کاربردی ضروری است. راه مشهودتر بازیابی نفص CH برای خوشه بندی مجدد شبکه می باشد.

با این حال، خوشه بندی دوباره نه تنها یک منبع را به گره ها تحمیل می کند بلکه غالباً برای عملیات جاری بسیار مخل است. بنابراین، تکنیک های تحمل خطا همزمان بدین منظور مناسب تر معاصر خواهند بود. تعیین پشتیبان CH ها قابل توجه ترین طرحی است که در تحقیقات برای بازیابی از نقص CH دنبال می شود.

انتخاب یک نسخه پشتیبان و یدکی مانند CH در طول عملیات عادی شبکه نقش های متفاوتی بازی می کند. هنگامی که CH ها دارای طیف رادیویی بلندند، CH های مجاور می توانند در حسگرهای موجود در خوشه ناقص پذیرفته شوند. چرخش نقش CH ها در میان گره های خوشه نیز می تواند ابزاری برای تحمل خطا علاوه بر مزیت توازن بار آنها باشد.

  • افزایش اتصال و کاهش تاخیر: مگر در مواردی که CH ها دارای قابلیت کشش بالای ارتباطی هستند، به عنوان مثال یک پیوند ماهواره ای، اتصال بین CH یکی از ملزومات مهم بسیاری از برنامه های کاربردی است. این مساله به ویژه در زمانی که CH ها از جامعه حسگرها برداشت می شوند صدق می کند.

هدف اتصال تنها می تواند به اطمینان از دسترسی به مسیر از هر CH به ایستگاه پایه یا محدودیت بیشتر با تحمیل یک محدوده در طول مسیر منحصر شود. هنگامی که برخی از حسگرهی نقش CH را تقبل می کنند، هدف اتصال خوشه بندی شبکه را یکی از گونه های مختلف بسیاری از مجموعه مشکلات غالب اتصال می نماید.

از سوی دیگر، هنگامی که تاخیر داده ها موضوعیت داشته باشد، اتصال درون خوشه یکی از اهداف طراحی یا محدودیت می شود. تاخیر معمولاً در شرایطی که حداکثر تعداد هاب ” k” در یک مسیر داده مجاز است عامل خواهد بود. خوشه بندی k – هاب از مجموعه مشکلات       k – غالب است.

 

  • تعداد خوشه حداقل: این هدف به خصوص زمانی رایج است که CH ها گره های از منابع تخصصی غنی می باشند. طراح شبکه اغلب دوست دارد تا حداقل تعداد این گره ها را به کار بگیرد چرا که آنها تمایل به حسگرهای گران تر و آسیب پذیرتر دارند.

برای مثال، اگر CH ها رایانه های لپ تاپ، روبات یا یک رسانه همراه باشند ذاتاً محدودیت هایی تعداد گره وجود خواهد داشت. محدودیت می تواند به دلیل پیچیدگی بکارگیری این نوع گره ها باشد مثلاً وقتی که WSN در یک منطقه جنگی یا یک جنگل کار می کند.

علاوه بر این، اندازه این گره ها به طور قابل توجهی بزرگتر از حسگرهاست که باعث می شود آنها به راحتی قابل تشخیص باشند. دید گره در بسیاری از برنامه های کاربردی شبکه گیرنده بیسیم مانند حفاظت از مرز، شناسایی نظامی و زیرساخت های امنیتی بسیار نامطلوب است.

خرید و دانلود متن کامل:

پایان نامه ارشد کامپیوتر - نرم افزار دانشگاه آزاد ساری:بهبود خوشه بندی شبکه های حسگر بیسیم با استفاده از ترکیب الگوریتم ژنتیک و کلونی مورچگان

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

 

  • حداکثر طول عمر شبکه: از آنجایی که گره های حسگر محدودیت انرژی دارند طول عمر شبکه یکی از دغدغه های اصلی به ویژه برای برنامه های کاربردی شبکه گیرنده بیسیم در محیط های نامساعد است. هنگامی که CH ها در منابع غنی تر از حسگرها هستند تقلیل انرژی برای ارتباطات درون خوشه ای ضروری است.

در صورت امکان، CH ها باید نزدیک به اغلب حسگرها در خوشه های خود باشند. از سوی دیگر هنگامی که CH هاحسگرهای منظمی هستند، طول عمر آنها را می توان با محدود کردن بارشان همانگونه که پیشتر ذکر کردیم افزایش داد. خوشه بندی ترکیبی و راه اندازی مسیر نیز برای بیشینه سازی طول عمر شبکه لحاظ می شوند. خوشه بندی تطبیقی نیز انتخاب مناسبی برای دستیابی به طول عمر شبکه است.