دانلود ترجمه مقاله الگوریتم کارآمد انرژی توزیع شده برای اطمینان از پوشش WSNها (وایلی 2019)

الگوریتم کارآمد انرژی توزیع شده برای اطمینان از پوشش شبکه های حسگر بی سیم (WSN)

Distributed energy efficient algorithm for ensuring coverage of wireless sensor networks

چکیده
1 مقدمه
2 تحقیقات مرتبط
3 مقدمات
4 روش پیشنهادی
5 شبیه‌سازی و نتایج
6 نتیجه گیری
منابع

چکیده
مصرف انرژی، عمر شبکه و پوشش به‌عنوان چالش‌های اصلی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم محسوب می‌شوند. این تحقیق روشی را پیشنهاد می‌کند که سطح شبکه را به سلول‌های مربعی بر اساس محدوده جغرافیایی شبکه‌بندی می‌کند. گره پردازش کننده بیشترین انرژی، به‌عنوان یک ادغام کننده در هر سلول انتخاب می‌شود. با توجه به سطح پوشش و انرژی باقی‌مانده، الگوریتم کرم شب‌تاب جهت انتخاب و حفظ مناسب‌ترین گره در هر سلول عمل کرده درحالی‌که بقیه گره‌ها را غیرفعال می‌کند. منحصر به فرد بودن الگوریتم کرم شب‌تاب تکاملی پیشنهادی، تضمین پوشش مؤثر و مطلوب شبکه است. از Omnet++ جهت مطالعه شبیه‌سازی استفاده‌شده است و نتایج آنها با نتایج مدل های TCO و ACO حریصانه مقایسه شده‌اند. یک پوشش به‌مراتب بزرگ‌تر توسط روش پیشنهادی با گره‌های کمتر و %30 کاهش تقاضای انرژی ارائه شده است. مزیت افزوده شده، افزایش عمر شبکه است.

2- تحقیقات مرتبط
اخیراً، بهینه‌سازی پوشش و کارایی (راندمان) انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم به‌عنوان موضوع اصلی بررسی‌های تحقیقاتی مطرح‌شده است. جهت کسب جزئیات بیشتر در مورد مسائل مرتبط با این موضوع، به بخش [1,7] مراجعه کنید. دو مسئله اشاره‌شده در ابتدا به صورت مجزا و مستقل به‌عنوان ابزاری جهت کاهش چالش های موجود در طراحی پروتکل در نظر گرفته شدند. این گره‌های حسگر با منبع انرژی باتری محدود موجب تخلیه شدن تدریجی انرژی ها و عدم کارکرد برخی گره‌ها می‌شوند که در نتیجه موجب ایجاد حفراتی در ناحیه مورد بررسی می‌شوند. در نواحی بدون پوشش گره، حفرات به نحوی ایجاد می‌شوند که پوشش را جبران می کنند.

تکنیک های مختلف جهت بهبود پوشش شبکه حسگر بی‌سیم در [10] موردبحث قرار گرفته اند. قرار گیری گره به‌عنوان یکی از مهم ترین عوامل محسوب می‌شود که در پوشش شبکه تأثیر گذار است. می‌توان از حسگر ها در ناحیه مورد بررسی به صورت تصادفی یا مشخص استفاده کرد. انتخاب روش استفاده از سنسور ها بستگی زیادی به نوع، کاربرد و شرایط محیطی اجرای آنها دارد. موقعیت سنسور ها تأثیر زیادی بر کارایی شبکه دارد. با توجه به نوع حسگر، هر چند که این موضوع بستگی به استفاده از سنسور ها جهت تحقق چهار هدف اصلی دارد، می‌توان پوشش مورد استفاده را افزایش داد، به قابلیت ارتباط قدرتمند شبکه دست یافته، عمر شبکه را افزایش داده و صحت داده ها را بهبود بخشید. استفاده از سنسور تصادفی قادر به تحقق اهداف اشاره‌شده نبوده است.
از طرف دیگر، استقرار تعینی به یک یا چند هدف استقرار دست یافته است.

در [11]، محققان به دسته بندی مکانیزم های استقرار در دو اصلی پرداخته اند: تعینی و غیر تعینی. روش‌های تعینی اقدام به کنترل هر دو روش منظم و برنامه ریزی شده می کنند. این روش‌ها از سنسور های استقرار ثابت جهت دستیابی به پوشش کامل استفاده می کنند. همچنین این روش‌ها اثر پذیری حسی پوشش را با تعداد سنسور های کمتر افزایش می دهند. با این حال، استراتژی تعینی (نقطه به نقطه) جهت قرار گیری WSN ها برای استقرار در مقیاس کوچک قابل استفاده هستند. استراتژی های تصادفی و مبتنی بر شبکه به‌عنوان استراتژی هایی محسوب می‌شوند که توسط تکنیک های غیر تعینی هدایت می‌شوند. در حالت استقرار تصادفی، سنسور ها معمولا به صورت پراکنده (توسط هواپیما) بوده که این موضوع منجر به توزیع تصادفی حسگر ها می‌شود، هر چند که می‌توان چگالی آنها را تا حدودی کنترل کرد. استقرار تصادفی می‌تواند به‌عنوان یک گزینه مطلوب در برخی از موارد که ناحیه مورد نظر غیر قابل دسترس است، مانند نواحی تحت فاجعه و نواحی مواجه با جنگ فعال، در نظر گرفته می‌شود.