نسل جوان ایران

فنی مهندسی کامپیوترنرم افزار نرم افزار

پایان نامه بهبود مدیریت انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم با استفاده از الگوریتم ژنتیک و لیچ(تهیه کننده رضا رحیمی)

ارسال کننده : جناب آقای رضا رحیمی
سطح فعالیت : مدیر کل
ایمیل : reza.rahimi663[@]gmail.com
تاریخ ارسال : ۳ شهریور ۱۳۹۹
دفعات بازدید : 131
زبان نوشتاری : فارسی
تعداد صفحه : 101
فرمت فایل : صخقی
حجم فایل : 1.95mb

قیمت فایل : 28,000 تومان
خرید فایل

امتیاز مثبت : 5
امتیاز منفی : 0

دانلود پایان نامه و مقاله
محل سفارش تبلیغات شما

پژوهش حاضر با هدف بهبود طول‌عمر و مصرف‌انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم به مرحله نگارش رسیده است، در همین زمینه تلاش می‌کند تا با استفاده از الگوریتم‌های لیچ و ژنتیک در جهت بهبود ایجاد خوشه‌های‌ مناسب در محیط‌های با تعداد حسگر زیاد دست یابد. این دو هدف تأثیر عمیق برروی صلاحیت خدمات شبکه و طول‌عمر شبکه بدنبال دارد. این روش نشان می‌دهد که شکل گیری خوشه‌ها یک راه‌حل مناسب برای دستیابی به اهداف فوق می‌باشد. برای حل مسائل بهینه‌سازی شبکه‌ی سنسوری، روشی کارآمد مبتنی بر الگوریتم‌های ژنتیک و لیچ را ارائه می‌دهیم. ما از الگوریتم ژنتیک برای ایجاد سرخوشه‌هایی با هدف بهبود‌ انرژی در خوشه‌بندی شبکه‌های حسگر بی‌سیم استفاده می‌کنیم و الگوریتم لیچ را نیز برای استفاده از نزدیکترین فواصل در محیط‌های پرجمعیت ارائه می‌کنیم. هدف اصلی انتقال داده‌های جمع‌آوری‌شده به ایستگاه پایه و ایجاد گره‌های منطقی به نام سرخوشه می‌باشد. این مطالعه بررسی الگوریتم ژنتیک و لیچ به عنوان یک روش پویا برای پیداکردن موقعیت‌های مطلوب حسگرها و خوشه‌ها است. ابزار شبیه‌سازی در این پایان‌نامه نرم‌افزارMATLAB می‌باشد. در نهایت، اجرای الگوریتم پیشنهادی نشان می‌دهد که بهره‌وری این الگوریتم در مقایسه با دیگر الگوریتم‌های شبیه‌سازی شده بهتر است.

فهرست مطالب

عنوان صفحه

فهرست جدول‌هاط

فهرست نمودار‌های

فهرست شکل‌هاک

چکیده م

مقدمه1

فصل 1 کلیات تحقیق3

1-1- بیان مسئله4

1-2- کارهای مرتبط6

1-3- اهداف11

1-4- اهمیت و ضرورت انجام تحقیق12

1-5- ساختار پایان‌نامه12

فصل 2 ادبیات تحقیق14

2-1- معرفی شبکه های حسگر بی سیم 15

2-2- پشته پروتکلی 16

2-3- مزایای شبکه‌های حسگر بی‌سیم 17

2-4- طراحی شبکه های حسگر بی سیم 18

2-5- الگوریتم ژنتیک 21

2-5-1- پیش‌زمینه‌ی بیولوژیکی ژن‌ها و کروموزوم‌ها 22

2-5-2- تولید سلول‌های جدید 22

2-5-3- توضیحات پایه 23

2-5-4- فضای جستجو 23

2-6- الگوریتم لیچ 24

2-6-1- الگوريتم انتخاب سرپرست 25

2-6-2- الگوريتم ايجاد خوشه‌ها26

فصل 3 پیشینه تحقیق29

3-1- بررسی الگوریتم‌های خوشه‌بندی در WSN 30

3-1-1- الگوریتم‌های خوشه‌ای مرتبط با زمان همگرایی متغیر 30

3-1-2- الگوریتم‌های خوشه‌ای مرتبط با زمان همگرایی ثابت 39

3-2- خوشه‌بندی با الگوریتم GA52

3-2-1- بیان مسئله 52

3-2-2- تحلیل میزان سازگاری 53

3-2-3- مقیاس‌گذاری در چهارچوب 54

3-3- شبه برنامه از پروتکل پیشنهادی AG- LEACH55

3-4- نتیجه‌گیری از کارهای پیشین 57

3-4-1- نتایج به‌دست آمده از بررسی کارهای پیشین در زمینه استخراج نمودار مورد کاربرد 57

3-4-2- پیشنهاد برای بهبود خوشه‌بندی 59

فصل 4 - ارائه روشی کارا برای خوشه بندی در محیط های پر جمعیت60

4-1- صورت مساله 61

4-2- فرضیات 61

4-3- انتخاب شرخوشه با الگوریتم ژنتیک 64

4-4- خوشه بندی با الگوریتم لیچ 67

4-5- نحوه اعتبارسنجی 70

4-6- مقداردهی اولیه 72

4-7- ماتریس‌ها 72

4-8- شکل‌دهی کروموزوم‌ها 74

4-9- عملیات Crossover و Mutation75

فصل 5 شبیه سازی و نتایج77

5-1- شبیه‌سازی CHها و اعمال لیچ برای خوشه‌بندی 78

5-2- مقایسه خروجی‌های الگوریتم لیچ و مورچگان با روش پیشنهادی 80

5-2-1- مقایسه خروجی لیچ و روش پیشنهادی 80

5-2-1-1- مقایسه مصرف انرژی و عمر شبکه الگوریتم لیچ و روش پیشنهادی83

5-2-2- مقایسه خروجی مورچگان و روش پیشنهادی 85

5-2-2-1- مقایسه مصرف انرژی و عمر شبکه الگوریتم ACOو روش پیشنهادی85

5-3- نوآوری پروژه نسبت به نمونه‌های قبلی 87

5-4- نتیجه گیری 87

5-5- کارهای آتی 88

5-6- محدودیت‌ها 89

فهرست مراجع90

 

فهرست جدول‌ها

عنوان صفحه

جدول 3-1:الگوریتم‌های خوشه‌بندی 50

جدول 3-2:طبقه‌بندی ویژگی‌های الگوریتم‌های خوشه‌بندی 51

جدول 4-1:عمل Crossover با سیاست Bitmask76

جدول 5-1:مقایسه زمان مرگ گره‌ها با الگوریتم لیچ82

جدول 5-2:مقایسه زمان مرگ گره‌‌ها با الگوریتم ACO85

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان صفحه

نمودار 5-1:مقایسه مصرف انرژی با الگوریتم لیچ 84

نمودار 5-2:مقایسه ماندگاری SNها و طول‌عمر شبکه با الگوریتم لیچ 84

نمودار 5-3:مقایسه مصرف انرژی با الگوریتم ACO86

نمودار 5-4:مقایسه ماندگاری SNها و طول‌عمر شبکه با الگوریتم ACO86

 

 فهرست شکل‌ها

عنوان صفحه

شکل 2-1:معماری ارتباطات شبکه­ های حسگر بی‌سیم 16

شکل 2-2:پشته پروتکلی شبکه­های حسگر 17

شکل 2-3:نحوه عملكرد ليچ در بازه زمانی 25

شکل 2-4:فلوچارت عملكرد توزيع شده ليچ براي ايجاد خوشه ها 27

شکل 2-5تشكيل خوشه ها به صورت پويا در دو دور مختلف از ليچ 28

شکل 3-1:شکل نهایی خوشه‌بندی 34

شکل 3-2:مفهوم سلسله‌مراتب خوشه‌ها 35

شکل 3-3:ساختار شش‌گوشه سلولی مجازی 36

شکل 3-4:الگوریتم FLOC41

شکل 3-5:پیشرفت الگوریتم ACEبعد از 3 تکرار 43

شکل 3-6:ساختار موقعیت درون خوشه‌ای 47

شکل 3-7:ترسیم دوباره از نمونه‌ای از سلسله ‌مراتب ویژگی 49

شکل 3-8:نمونه‌ای از خوشه‌بندی 52

شکل 3-9:توزیع نسبی قبل و بعد از سنجش 54

شکل 3-10:وضعیت بقا گره‌های حسگر با استفاده ازپروتکل‌هایDT ((الف) و (ب)) وMTE ((ج) و (د)57

شکل 4-1: روند کلی روش پیشنهادی 64

شکل 4-2: مراحل ژنتیک 67

شکل 3-4: مدل شبکه در لیچ 68

شکل 4-4: فازهای موجود در لیچ 68

شکل 4-5: تغییر سرگروه در یک خوشه پس از انتخاب سرگروه اولیه و انتخاب سرگروه جدی بر اساس انرژیباقی‌مانده 69

شکل 5-1:انتخاب CHها توسط الگوریتم پیشنهادی78

شکل 5-2: زمان مرگ نودها در الگوریتم پیشنهادی 78

شکل 5-3: میانگین انرژی نودها در الگوریتم پیشنهادی79

شکل 5-4: تشکیل خوشه‌ها به صورت پویا با الگوریتم پیشنهادی 79

شکل 5-5: نتایج پیاده سازی لیچ 81

شکل 5-6: نتایج پیاده‌سازی Genetic – leach81

شکل 5-7:زمان مرگ اولین گره 82

شکل 5-8:زمان از کار افتادن شبکه

افزایش تکنولوژی توانسته خیلی سریع به عنوان یک وسیله ضروری در جامعه مطرح شود. با رشد هر‌چه بیشتر این فن‌آوری ضرورت به کارگیری کامپیوتر، برای رفع نیازها، در جامعه روز به روز بیشتر احساس می‌شود. پیشرفت­های اخیر در کاهش هزینه­ها وکوچک‌کردن وسایل محاسباتی، همچنین استفاده از تکنولوژی‌های ارتباطی بی‌سیم و سنسورها، زندگی روزمره بشر را ساده کرده است. شبکه­های سنسور یکی از تکنولوژی‌های کلیدی در آینده خواهند بود.در سال 1999 مجله تجارتهفتگیاین شبکه­ها را یکی از مهم‌ترین تکنولوژی­های قرن بیست‌ویکم معرفی کرد[1]. دستگاه­های ارزان و هوشمند با چندین سنسور داخل خود که به صورت بی‌سیم شبکه شده­اند، امکانات بی­نظیری برای اندازه­گیری و کنترل در صنعت، کشاورزی، شهرها و محیط‌زیست فراهم کرده­اند. شبکه­‌های سنسور این تکنولوژی را برای استفاده در طیف وسیعی از سیستم­های دفاعی، شناسایی و نظارت ارائه کرده­اند.

برای جمع‌آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی­تواند حضورداشته باشد شبکه­های حسگر بی‌سیم مورداستفاده قرارمی‌گیرند. دریک شبکه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه‌برداری (اندازه‌گیری) می‌کنند و این اطلاعات را درصورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده‌گر اصلی ارسال می‌نمایند. عملکرد شبکه این است که گزارش پدیده‌هایی را که اتفاق می­افتد به مشاهده‌گری بدهد که لازم نیست از ساختار شبکه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط آنها چیزی بداند. این شبکه‌ها مستقل و خودگردان بوده و بدون دخالت انسان کار می­کنند. معمولا تمامی گره­ها همسان می­باشند و عملاً با همکاری با یکدیگر، هدف کلی شبکه را برآورده می‌سازند. هدف اصلی در شبکه­های حسگر بی­سیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین می­باشد. پیشرفت­های اخیر در طراحی و ساخت تراشه­های تجاری این امکان را به وجود آورده است که عمل پردازش سیگنال و حس­کنندگی در یک تراشه انجام گردد که به این قطعات حسگرهای شبکه بی‌سیم گفته می­شود که شامل سیستم­های میکروالکترومکانیکی مانند حسگرها، محرک­ها و قطعات رادیوییمی­باشد [2].

آنچه مسلم است در شبکه­های حسگربی‌سیم‌ فقط یک یا دو ایستگاه پایه‌ وجود دارد و تعداد زیادی نودهای حسگر در محیط پخش گردیده­اند و دلیل آن محدودیت برد این حسگرها و انرژی باتری خیلی از نودها است که قادر به ارتباط مستقیم با ایستگاه پایه‌ نمی‌باشند. اما سریعاً با تکیه بر نودهای نظیر خود و نودهای حسگر دیگر، به ارتباط با ایستگاه پایه‌ می‌پردازند.

برای این فایل تا کنون نظری ارسال نشده است

برای ارسال نظر باید عضو سایت باشید

تعداد کاراکتر مجاز:

برچسب های مرتبط


فهرست کتابخانه نسل جوان ایران

نویسندگان برتر و فعال نسل جوان ایران

تاییدیه های سایت


درگاه بانک ملت

شبکه های اجتماعی نسل جوان ایران


فن آوری های روز دنیا


آرشیو فن آوری های روز دنیا

جدیدترین اخبار سایت


پایگاه خبری نسل جوان ایران