پ۲۶۸۴۸
per
ارائه روش خوشه‌بندی ناهمگن بهبود یافته با بهره‌گیری از الگوریتم‌های فرامکاشفه‌ای برای شبکه‌های حسگر بی‌سیم مبتنی بر اینترنت اشیا
صبا فرشباف لامع
مهندسی برق و کامپیوتر
۱۴۰۱
۶۷ص.
سی دی
کارشناسی ارشد
مهندسی کامپیوتر گرايش معماری سیستم‌های کامپیوتر
۱۴۰۱/۰۳/۲۸
در سال‌های اخیر استفاده از شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN) که یکی از زیر مجموعه‌های اینترنت اشیا (IOT) می‌باشند، گسترش زیادی یافته است. این گسترش به دلیل ارزان بودن و کارایی بالای گره‌های بی‌سیم برای نظارت در مکان‌هایی با دسترسی دشوار که امکان شارژ مجدد باتری‌ها وجود ندارد می‌باشد. کاهش انرژی مصرفی گره‌ها که منجر به افزایش عمر گره‌ها و عمر شبکه می‌شود یکی از شاخه‌های عمده تحقیقاتی در این حوزه است. خوشه‌بندی گره‌ها از جمله روش‌هایی است که با دسته‌بندی گره‌ها در دسته‌های کوچک و ادغام و ارسال داده‌ها به سمت ایستگاه پایه نقش شایانی در جهت افزایش طول عمر شبکه دارد. روش‌های موجود فعلی با همگن در نظر گرفتن انرژی گره‌ها، تعداد و اندازه همگن سرخوشه‌ها منجر به تشکیل خوشه حتی با سطح انرژی کم می‌شوند. مشکل موجود در این روش‌ها این است که گره‌های نزدیک ایستگاه پایه به دلیل اینکه هم سرخوشه می‌شوند و هم تعداد زیادی عضو می‌گیرند، سریع‌تر انرژی خود را از دست می‌دهند.در این تحقیق یک روش خوشه‌بندی انرژی-کارا مبتنی بر الگوریتم بهینه‌سازی وال با در نظر گرفتن انرژی ارتباطی گره و فاصله گره‌ها از ایستگاه پایه ارائه می‌شود که باعث کاهش و بهبود مصرف انرژی و طول عمر شبکه می‌شود. در روش پیشنهادی فاکتورهایی مانند فاصله گره از ایستگاه پایه، انرژی گره و شعاع ارتباطی گره‌ها به عنوان تابع برازش استفاده می‌شود. در این روش تعداد سرخوشه‌ها و اعضای آن‌ها پویا لحاظ شده است که به افزایش طول عمر شبکه کمک می‌کند. جهت ارزیابی و درستی الگوریتم پیشنهادی، این روش در نرم‌افزار MATLAB پیاده‌سازی و با جدیدترین الگوریتم‌های موجود در این زمینه مقایسه شده است.نتایج شبیه‌سازی‌ها عملکرد بهتر روش ارائه شده را در مقایسه با یک الگوریتم جدید در این زمینه از نظر معیار‌های مصرف انرژی، طول عمر شبکه، مرگ اولین گره و تعداد بسته‌های ارسالی را نشان می‌دهد.
Abstract: In recent years, the use of Wireless Sensor Networks (WSN), which are a subset of the Internet Of Things (IoT), has increased dramatically. This increase is due to the low cost and high efficiency of the wireless nodes for monitoring remote areas without frequent charge of their batteries. One of the main research areas in this field focuses on reducing the energy consumption of wireless nodes to increase the lifetime of the network. Clustering Wireless nodes into smaller subsets of nodes and infusing their data into batches for sending them to the base station plays a significant role in increasing the lifetime of the network.Existing methods consider the energy of the nodes, the size and the number of threads to be homogeneous. This leads to low energy clusters in the network.The nodes farther from the base station need to consume more energy for communicating with the base station, and their life ends faster.In this research, using WOA algorithm, an energy-efficient clustering algorithm is proposed. This algorithm considers the distance of nodes from the base station and their communication energy simultaneously in its optimization process to improve the lifetime of the network. A fitness function is designed for the proposed method that uses parameters such as the distance of the node from the base station, energy of the node, and communication radius of the nodes. Moreover, this algorithm chooses the number of cluster heads and cluster members dynamically to increase the lifetime of the network. The proposed algorithm is implemented in MATLAB, and the accuracy of the algorithm is compared with state-of-the-art techniques.The simulation results show better performance of the proposed method compared to a new algorithm in this field in terms of energy consumption, life time and death of the first node.
Proposing modified heterogeneous clustering method exploiting metaheuristic algorithms for internet of things based on wireless sensor networks
فرشباف لامع،
صبا
تهيه کننده
اقدسی،
سخندان سرخابی،
سید هادی
علیرضا
استاد راهنما
استاد مشاور
تبریز
