پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شبیه سازی پروتکل LEACH چند گامی بهینه با MATLAB

در این بخش پروژه شبیه سازی پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بی سیم (WSN) را با نرم افزار MATLAB به همراه فیلم آموزشی فارسی و داکیومنت خط به خط کدها آماده کرده ایم که در ادامه به معرفی آن پرداخته و فیلم و تصاویری از خروجی ها قرار داده شده است. این پروژه بر اساس مقاله بررسی پروتکل های مسیریابی سلسله مراتبی در شبکه های حسگر بی سیم و ارائه پروتکلی جدید با ساختار خوشه بندی شده سلسله مراتبی انجام شده و در واقع بهبودی بر روی روش پیشنهادی این مقاله است. این مقاله مرجع نیز در ادامه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد.

معرفی پروتکل LEACH چند گامی (Multi-hop LEACH)

در پروتکل LEACH چند گامی ، برخی از نودها خود را به عنوان سرخوشه ها انتخاب می کنند و دیگر نودها خود را با سرخوشه انتخاب شده مرتبط می کنند. در فاز steady state ، سرخوشه داده را از نودها به صوت تگ کامی دریافت و ترکیب می کند و مستقیما یا از طریق سرخوشه میانی به sink می فرستد (ارتباطات درون خوشه ای). سپس در ارتباطات بین خوشه ای زمانی که فاصله بین سرخوشه و ایستگاه پایه زیاد باشد، برای اینکه با ایستگاه پایه ارتباط برقرار کند، سرخوشه از سرخوشه میانی استفاده می کند.

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل پروتکل LEACH چند گامی

الگوریتم چندگامه و تک گامی چگونه عمل می کند ؟

طول یک فاصله پایه در پروژه حدود ۷۸ متر است، یعنی اگر کمتر یا مساوی این فاصله باشد، مصرف انرژی فرقی نمی کنه اما اگر بیشتر از این مقدار شود، مصرف انرژی به شکل نمائی افزایش پیدا خواهد کرد، یعنی در حالت فاصله پایه توازن دوم و در حالت فاصله بیشتر از پایه توان چهارم فاصله به ضرر انرژی تمام می شود، بخاطر همین برای اینکه بتوانیم در شبکه مصرف انرژی را متوازن کنیم سرخوشه ها را طوری می چینیم که نودها یا سرخوشه ها، بتوانند در فاصله کمتری اطلاعات خودشون را ارسال کنند، بطوری که این فاصله کمتر یا مساوی فاصله پایه باشد.

به طور مثال اگر دو سرخوشه داریم که یکی در فاصله ۱۲۰ متری و دیگری در فاصله ۵۰ متری از سینک قرار داره، اگر فاصله تک گامه باشد یعنی هر کدام خودش به صورت مستقیم بفرستد به اولی (۱۲۰)، در این حالت مصرف انرژی بسیار بالا خواهد بود، اما دومی (۵۰) مصرف انرژی معقولی خواهد داشت ولی اگر اولی را از طریق دومی ارسال کنیم، یعنی ابتدا از ۱۲۰ متری به ۵۰ متری بفرستیم و سپس اونی که در ۵۰ متری سینک ارسال همه را به عهده دارد. با این شرایط با وجود اینکه سرخوشه دوم کمی بیشتر انرژی مصرف می کند اما در عوض زمان مرگ سرخوشه اول کاهش پیدا می کند. اون حالت اول که هر دو به صورت خودمختار عمل می کردند حالت تک گامه است و در حالت دوم حالت چند گامه خواهد بود.

تصاویری از خروجی پروژه در محیط MATLAB

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی (زوم شده)

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل اجرای شبیه سازی

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

در شکل بالا، نمودار کوچک قرمز رنگ، تعداد نودهای زنده را براساس تعداد خوشه ها نشان می دهد. یعنی با افزایش تعداد خوشه ها، تعداد نودهای زمده افزایش پیدا می کند که از حالت تک خوشه تا ۶ خوشه حدودا ۶۰ نود کاهش مرگ داشتیم. نمودار کوچک آبی رنگ بالایی، نشان دهنده انرژی باقی مانده می باشد، همانطور که می بینید به دلیل اینکه سرخوشه در حالت یک خوشه ای توانایی مدیریت تمامی نودها را به شکل همزمان نداره طبیعی است که برخی از نودها، مصرف انرژی بسیار کمی داشته و برخی از آنها مصرف انرژی بسیار زیادی خواهند داشت. این مسئله باعث می شود که مصرف انرژی کلی سیستم کاهش پیدا کند. در مقابل تعداد نودهای مرده آن (نمودار قرمز رنگ) زیاد خواهد بود. نمودار ابی رنگ بزرگ در سمت پایین، نشان دهنده این است که در حالت ۵ تایی، اولین مرگ زودتر اتفاق افتاده است اما روند کلی در هر سه حالت به شکل نمایی خواهد بود. این حالت هم بسته به طبیعت خوشه بندی می تواند متفاوت باشد.

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل طول عمر شبکه و انرژی باقی مانده گره ها

پروتکل LEACH چند گامی بهینه برای کاهش مصرف انرژی در شبکه WSN با متلب

شکل طول عمر شبکه و انرژی باقی مانده گره ها (زوم شده)


مشاهده ویدئو در این باره

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

خطا!دکمه ریفریش را بزنید