دانلود ترجمه مقاله تحلیل الگوریتم پوشش هدف متصل شده با کارآمد انرژی برای شبکه حسگر بی سیم صنعتی (آی تریپل ای 2017)

تحلیل الگوریتم های پوشش هدف متصل شده با کارآمد انرژی برای شبکه های حسگر بی سیم صنعتی

Analysis of Energy-Efficient Connected Target Coverage Algorithms for Industrial Wireless Sensor Networks

چکیده

1 مقدمه

2 کارهای مرتبط

3 الگوریتم های CTC بهینه

4 شبیه سازی

5 نتیجه گیری و کار آینده

منابع

چکیده

پیشرفت های اخیر در فن آوری های بی سیم تا حد زیادی موجب ظهور شبکه های حسگر بی سیم صنعتی (IWSN ها) شده است. برای تسهیل انطباق IWSN ها با برنامه های کاربردی صنعتی، پوشش کامل شبکه ها و قابلیت اتصال به شبکه باید به منظور اطمینان و تامین نیازهای زمان واقعی مورد توجه قرار گیرد. با وجودی که الگوریتم (CTC) پوشش دهنده ی هدف متصل شده در شبکه های حسگر عمومی به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است، توجه کمی به آشکار شدن کاربردها و محدودیت های استراتژی های پوشش متفاوت از دیدگاه صنعتی صورت گرفته است. در این مقاله، ویژگی های چهار استراتژی جدید پوشش بهینه را با انتخاب دقیق چهار الگوریتم پوشش داده شده تحلیل می کنیم:

(1) پوشش حریص وزن دهی شده ارتباطی ، (2) پوشش اکتشافی متصل شده بهینه ، (3) پوشش و هدف متصل همپوشانی شده ، (4) پوشش دامنه قابل تنظیم . از طریق یک مقایسه دقیق از لحاظ طول عمر شبکه، زمان پوشش، مصرف انرژی متوسط، نسبت گره های مرده و غیره، ویژگی های ایده های طراحی اولیه استفاده شده برای بهینه سازی پوشش و اتصالات شبکه IWSN، درج شده است. برای به دست آوردن پوشش شبکه بهینه، پارامترهای شبکه ی مختلف در یک محیط پر نویز شبیه سازی شده است. مناسب ترین زمینه صنعتی برای هر الگوریتم نیز بر اساس خصوصیات پوشش تعیین شده است. مطالعه ما با هدف ارائه بینش مفیدی برای انتخاب یک استراتژی مناسب پوشش و دستیابی به شاخص های عملکرد مورد انتظار در برنامه های مختلف صنعتی برای طراحان IWSN انجام شده است.

2. کارهای مرتبط

در ادبیات، مقالات متعدد در مورد بهینه سازی مسیریابی و اتصال شبکه ها به روش های مختلف وجود دارد. برای مثال، پیشنهادهایی در مورد اولویت بندی پوشش منطقه جغرافیایی و همچنین پوشش مانع به جای پوشش اهداف گسسته وجود دارد که اجازه می دهد گره های شبکه پس از استقرار حرکت کنند. با توجه به محدودیت انرژی در IWSN ها، محدوده مطالعات ما محدود به پروتکل های CTC با ادعای بهره وری انرژی است. در این بخش، ما به طور خلاصه برخی از الگوریتم های برجسته موجود CTCبا فن آوری های مختلف حفاظت از انرژی مرور می کنیم. تحقیقات مرتبط تلاش کرده اند که با سازماندهی گره ها در مجموعه ها، گره های حسگر را زمانبندی کنند که میان حالت فعال و غیرفعال جابه جا شوند. در {16}، یک الگوریتم پیشنهاد شده است که با پوشش حداکثری که ار برنامه نویسی عدد صحیح مختلط (MC-MIP) استفاده می کند. بر اساس خروجی MC-MIP، گره ها به مجموعه های پوشش گسسته(DSC) سازماندهی می شوند که به طور پیوسته فعال می شوند. در {17}، یک الگوریتم حریص برای حداکثر پوشش مجموعه (MSC-Greedy) طراحی شده است. مجموعه پوشش های تولید شده از MSC-Greedy لازم نیست که قطع شوند و مجاز به عمل کردن در فواصل زمانی مختلف می باشند. در مقایسه با MC-MIP، MSC-Greedy از لحاظ طول عمر شبکه، نتایج بهتری تولید می کند، زیرا فضای راه حل مسئله ی DSC در فضای راه حل حداکثر مجموعه پوشش (MSC) موجود است. یکی دیگر از روش صرفه جویی در انرژی، تنظیم میزان انتقال و یا سنجش گره های حسگر با استفاده از تکنولوژی کنترل انرژی است. در [18]، یک الگوریتم مبتنی بر backbone مجازی (VBB) برای حل مسئله محدوده ی قابل تنظیم حس کردن برای پوشش حسکرهای متصل به هم (ASR-CSC) پیشنهاد شده است. با تعیین محدوده انتقال هر گره، پوشش هدف و اتصال شبکه را می توان تضمین کرد. در [19]، دوان و همکاران پروتکل متعادل کننده ی بار محدوده قابل تنظیم (ALBP) را پیشنهاد کرد. با ترکیب روش برنامه ریزی خواب با مدل محدوده قابل تنظیم، بهبود بیشتر در طول عمر شبکه می تواند از طریق ALBP حاصل شود.

در کارهای مرتبط فوق، ویژگی های ویژه ای برای محیط های صنعتی مورد توجه قرار نگرفته است. همچنین، ما مشاهده کردیم که ایده های طراحی اولیه پشت سر آنها کارایی آنها را تعیین می کنند در حالی که یک مقایسه منصفانه و منطقی به شناسایی ویژگی های آنها کمک می کند.