منصة الرسائل والاطاريح: الية جدولة حافظة للطاقة لشبكات الاستشعار اللاسلكية

الخلاصة

تتكون شبكة الاستشعار اللاسلكية(WSN) من عدد كبير من أجهزة الاستشعار الصغيرة وغير المكلفة والمقيدة الطاقة. تعتبر أجهزة الاستشعار من الاجهزة التي لها القدرة على استشعار ومعالجة ونقل البيانات التي تكون حول محيطها عبر اتصال لاسلكي إلى مركز مراقبة يعرف بGate (بوابة) ليجري عليها عمليات معالجة اضافية. تكون أجهزة الاستشعار في مجال الذي تهتم فيه مقيدة بالطاقة ولا يمكن استبدال بطارياتها خاصة في البيئة البعيدة أو المعادية. لذلك ، من المهم جدًا تقليل استهلاك الطاقة لأجهزة الاستشعار من أجل إطالة عمر الشبكة لأطول فترة ممكنة. لهذا السبب ، تمثل جدولة أنشطة عقد الاستشعار تقنية موفرة للطاقة لتحسين عمر الشبكة. في هذه الاطروحة ،تم تطوير ثلاثة طرق لكفاءة الطاقة. أولاً ، بروتوكول DBSCAN وهو بروتوكول موزع يتم استخدامه لتوفير طاقة لأجهزة الاستشعار في شبكات إنترنت الأشياء. حيث يتم تنفيذ هذا البروتوكول على كل جهاز استشعار لإنترنت الأشياء وتقوم الأجهزة بتطبيق خوارزمية DBSCAN لتقسيم الشبكة إلى عناقيد بطريقة موزعة. وفي هذا الصدد تم اقتراح استراتيجية فعالة وتكون بشكل دوري وموزعة لانتخاب مسؤول للعنقود. بعد ذلك ، تم اقتراح خوارزمية الوقواق المستندة إلى جدولة جهاز الاستشعار (SeDeSCA) لتحسين عمر شبكات WSN التي تم تقسيمها الى عناقيد. تتكون تقنية SeDeSCA من مرحلتين: العنقدة والجدولة. في المرحلة الاولى يتم عنقدة WSN الى عناقيد باستخدام خوارزمية DBSCAN. يختار كل عنقود مسؤول خاص بها ويكون ذلك بشكل دوري. يقوم رئيس كل عنقود منتخب بتنفيذ خوارزمية الوقواق (CA) لحل النموذج الرياضي الخاص الخاص بتحديد الجدولة المناسبة والتي من خلاله تأخذ عقد المستشعرات مهمة التحسس خلال الفترة الحالية. أخيرًا ، تم اقتراح خوارزمية جدولة CA+GA) )Hybrid Metaheuristic لتقليل كمية استهلاك الطاقة وضمان تغطية مناسبة للمنطقة التي يتم مراقبتها مع زيادة عمر الشبكة الشبكة WSN. من خلال دمج الخوارزمية الجينية في خوارزمية الوقواق العادية تم تحسين التوازن بين قدرات الاستكشاف والاستغلال بشكل إضافي ، ولوحظ وجود مساحة بحث أكبر أثناء أداء الخوارزميات. يعتمد هذا البروتوكول على نفس إطار عمل خوارزمية الجدولة الأولى ونفس نموذج التحسين. لشرح فائدة الأساليب المقترحة عند مقارنتها بالتقنيات الأخرى الموجودة تم إجراء تجارب محاكاة مكثفة باستخدام محاكي مخصص يعتمد على C++. تظهر نتائج هذه التجارب أن برتوكول ال DBSCAN يوفر الطاقة أكثر من الطرق الأخرى. كما أن SeDeSCA يوفر نسبة تغطية أكثر ملاءمة من التقنيات البديلة. وكذلك كما ويتفوق على الطرق الأخرى من حيث استهلاك الطاقة واطالة عمر الشبكة. تميل CA + GA إلى تحقيق أداء تغطية أكثر ملاءمة من البروتوكولات البديلة ، مع الحفاظ على معدل تغطية يزيد عن 80٪ للعديد من الدورات. يمكن تحسين عمر الشبكة لـ Lifetime95 عن طريق بروتوكول CA + GA حتى 25.1٪ ، 24.7٪ و 6.9٪ و 4.5 مقارنة ببروتوكولات DESK و GAF و PeCO و SeDeSCA على التوالي. اما بالنسبة إلى Lifetime50 ، فإن بروتوكول CA + GA يعزز عمر الشبكة حتى 46.8% و 33.3% و 5.6 و 7.4 مقارنة ببروتوكولات DESK و GAF و PeCO و SEDSCA على التوالي.