شبیه سازی بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه در WSN با متلب

شبیه سازی بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه در WSN با متلب

بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه

در این بخش پروژه شبیه سازی بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه (SFLA) در شبکه حسگر بی سیم (WSN) را آماده کرده ایم که با استفاده از نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده است. در ادامه می تواند توضیحاتی در مورد شبکه WSN، پروتکل LEACH و الگوریتم جهش قورباغه (SFLA) را مشاهده کنید و همچنین فیلم و تصاویری از چگونگی کار کرد پروژه به صورت آنلاین قابل مشاهده می باشد.

معرفی شبکه های حسگر بی سیم (WSN)

به تعداد زیادی نود حسگر با میزان انرژی محدود که در یک ناحیه جغرافیایی محدود پخش شده اند را شبکه حسگر بی سیم یا همان WSN می گویند. وجود فاصله های نسبتا زیاد در نودها و نیاز به برقرار کردن ارتباط میان نودها باعث می شود تا شبکه عمر کمتری داشته باشد و این در حالی است که اصلی ترین هدفی که در شبکه حسگر بیسیم دنبال می شود افزایش طول عمر شبکه است. پژوهش های قبلی انجام شده نشان می دهد که یکی از راه های کاهش میزان مصرف انرژی از طرف نودها و افزایش طول عمر شبکه استفاده کردن از مسیر یابی بهینه و همچنین سازمانده کردن نودهای شبکه در خوشه ها می باشد.

پروتکل LEACH

یکی از پروتکل های مطرح در زمینه خوشه بندی، پروتکل LEACH یا (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)  می باشد که در این جا به بررسی آن می پردازیم. در این پروژه ما به بررسی روشی پرداخته ایم که در آن برای خوشه بندی کردن نودها از الگوریتم جهش قورباغه به همراه پروتکل LEACH استفاده می شود، با این کار تعداد و موقعیت سرخوشه ها با استفاده از الگوریتم جهش قورباغه تعیین خواهد شد.

الگوریتم جهش قورباغه (SFLA)

الگوریتم SFLA که مخفف Shuffled Frog Leaping Algorithm می باشد، با الهام از رفتار اجتماعی قورباغه ها ساخته شده است و همچنین جز الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری محسوب می شود. ویژگی اصلی الگوریتم قورباغه داشتن سرعت بالا و امکان جستجوی سراسری بسیار خوب می باشد. از نظر طبقه بندی، الگوریتم قورباغه در میان الگوریتم های رفتاری یا الگوریتم های ممتیک قرار دارد.

معرفی پروژه بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه (SFLA)

در این پروژه حسگر بی سیم یا همان WSN، برای این که نحوه مسیریابی نودها، تعداد و محل سرخوشه ها به شکل بهینه تعیین کنیم از الگوریتم جهش قورباغه اسفتاده شده است. هدفی که در استفاده از الگوریتم قورباغه یا الگوریتم SFLA دنبال می شود، کاهش دادن میزان مصرف انرژی نودهای شبکه به حداقل در طی هر دوره عملیات ارسال اطلاعات می باشد که این کار باعث بوجود آمدن تعادل در مصرف انرژی سرخوشه ها و افزایش طول عمر شبکه می شود.

متغیر های مورد بررسی در پروژه

سایز شبکه، میزان انرژی اولیه، میزان انرژی نودها در واحد زمان، تعداد نودها، میزان توزیع سرخوشه ها، تعداد نودهای زنده در واحد زمان، میزان مصرف انرژی نودهای موجود در واحد طول عمر هر نود و غیره، متغیر هایی هستند که در پروژه بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه مورد بررسی قرار گرفته اند.

اصلی ترین مسئله در طراحی شبکه های حسگر بی سیم

محدود بودن میزان انرژی سنسورها مهمترین مسئله ایی است که در طراحی شبکه های حسگر بی سیم وجود دارد. از طرفی امکان شارژ یا عوض کردن باتری سنسور ها به خاطر تعداد زیاد سنسورها و همچنین نداشتن دسترسی به آن ها، وجود ندارد. از این رو ارائه شدن روش های نوینی که بتوانند مصرف انرژی را بهینه کند، موجب افزایش طول عمر شبکه به طور قابل توجهی می شود.

تعیین بهینه تعداد و محل سرخوشه ها

در این پروژه تعداد و محل سرخوشه ها را با استفاده از الگوریتم SFLA به صورت بهینه تعیین می کینم. برای اینکه در مصرف انرژی سرخوشه ها تعادل بوجود آید و همچنین طول عمر شبکه بیشتر شود، معیاری که برای تعیین تعداد و محل سرخوشه ها در نظر گرفته شده است، براساس حداقل میزان انرژی مصرفی نودهای شبکه در طی هر دوره عملیات ارسال داده خواهد بود.

پروتکل های سلسله مراتبی مبتنی بر خوشه بندی

روش دیگری که در این پروژه برای کاهش میزان مصرف انرژی شبکه در نظر گرفته شده است، استفاده از پروتکل های سلسله مراتبی (مبتنی بر خوشه بندی) می باشد. کارکرد این پروتکل به این صورت است که، برای کاهش دادن میزان ارتباط در بین نودها کل شبکه به چند خوشه مستقل تقسیم می شود، که وظیفه هر خوشه جمع آوری اطلاعات از نودهای آن خوشه می باشد و همچنین ارتباط این خوشه ها با یک دیگر فقط به سرخوشه ها محدود می شود.

تصاویری از خروجی شبیه سازی بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه

شبیه سازی بهبود پروتکل LEACH با الگوریتم جهش قورباغه در WSN با متلب

شکل ۱


مشاهده ویدئو در این باره

خوشحال خواهیم شد اگر نظر خودتون رو درباره این مطلب ثبت کنید

خطا!دکمه ریفریش را بزنید