منصة الرسائل والاطاريح: طريقة موفرة للطاقة بالاعتماد على تقنية الأمثلية المطورة لأطالة عمر شبكات الأستشعار اللاسلكية

الخلاصة

تمثل شبكات الاستشعار اللاسلكية نوعًا مهمًا من الشبكات اللاسلكية. يتم تطبيق WSNs في مختلف المجالات مثل المجالات الصناعية والعسكرية والزراعية والطبية وغيرها من المجالات المدنية أو العسكرية. تتميز هذه الشبكات بخصائص وميزات مثل صغر حجمها وسهولة نشرها ورخص ثمنها. لكنها تعاني أيضًا من قيود مختلفة مثل قيود في الطاقة والذاكرة والحوسبة. تعاني شبكات WSN أيضًا من العديد من التحديات اهمها استهلاك الطاقة. حيث يعد استهلاك الطاقة أحد أهم العوامل التي تؤثر على كفاءة وموثوقية شبكات ال WSN. حد أهم الطرق لتحسين أداء الشبكات اللاسلكية هي طريقة التجميع او العنقدة. يمكن تصنيف بروتوكولات التوجيه في شبكات WSN بناءً على بنية الشبكة إلى بروتوكولات توجيه ثابتة وبروتوكولات قائمة على الموقع وبروتوكولات توجيه هرمية. ركزت هذه الأطروحة على تطوير بروتوكولات التوجيه الهرمي بناءً على خوارزميات العنقدة من خلال المساهمات التالية. اقتراح واشتقاق نموذج رياضي لتحديد العدد الأمثل للعناقيد التي يتم انشاءها. هذا العدد الأمثل من المجموعات يكون هو أفضل رقم ممكن يمكن الوصول إليه بشكل تكراري بواسطة طرق العنقدة الأخرى مثل k-mean. اقتراح واشتقاق نموذج رياضي آخر لتقسيم المنطقة المراد مراقبتها إلى ثلاثة قطاعات. القطاع الأول هو المستشعرات المحيطة او القريبة من بالمحطة الأساسية BS بقطر يساوي نطاق اتصالات المستشعرات R ، والقطاع الثاني هوالمستشعرات التي تقع في حافة أو حدود المنطقة التي تم نشر المستشعرات فيها ، في حين أن القطاع الثالث هو باقي منطقة المنتشرة (بين القطاعين). اقتراح خوارزمية هجينة تجمع بين خوارزمية تحسين السرب PSO وخوارزمية التجميع K-mean لأختيار CH الأمثل للمجموعات التي تم إنشاؤها. تسمى هذه الخوارزمية الهجينة في هذه الأطروحة خوارزمية PSO-K وتختارال CH بناءً على الطاقة المتبقية والمسافة. اقتراح تقنية مثالية لتشكيل العناقيد تعتمد هذه التقنية على كل من مقياس Euclidian والعدد الأمثل للعناقيد. اقتراح وتنفيذ نموذج رياضي لأيجاد حل أمثل لمشكلة أجهزة الاستشعار الموجودة على حافة الشبكة. يمنع هذا الموديل هذه العقد من أن تكون CHs لا يمنح النموذج الرياضي المقترح SNs الموجودة على حافة الشبكة أي فرصة للعب دور CH . اقتراح موديل رياضيً لأيجاد حل أمثل لمشكلة SNs الموجودة على مسافة قريبة من BS. أجهزة الاستشعار القريبة من BS غير قادرة على لعب دور CH وفقًا للنموذج المقترح. يُسمح لهذه المستشعرات بالاتصال مع BS مباشرة. تم تقييم أداء النظام المقترح باستخدام MATLAB . أهم المقاييس المستخدمة هي معدل استهلاك الطاقة ، وعدد العقد الحية والميتة في كل دورة وتمت مقارنة نتائج هذه الأطروحة مع البروتوكولات مثل بروتوكولات LEACH و EAMMH و ILEACH . أظهرت خوارزمية PSO-K المقترحة تحسنًا بحوالي 52٪ على بروتوكول LEACH وحوالي 54٪ على بروتوكول EAMMH وحوالي 10٪ على بروتوكــول I-LEACH.