شبکه حسگر بیسیم شبکه عصبی
شبكههاي حسگر بيسيم
كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم با استفاده از شبكههاي عصبي SOM
يكي از مهمترين ابزار كسب اطلاعات و درك محيط كه تحقيقات گستردهاي را به خود معطوف نموده، شبكههاي حسگر بيسيم است. با وجود پيشرفتهاي صورت گرفته در اين نوع شبكهها، گرههاي حسگر به دليل تعداد زياد، اندازه كوچك و روش قرارگيري اقتضايي، هنوز هم براي تامين انرژي خود، متكي به باتريهايي با توان اندك ميباشند.
Security policy (edit with Customer reassurance module)
Delivery policy (edit with Customer reassurance module)
Return policy (edit with Customer reassurance module)
شبكههاي حسگر بيسيم
كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم با استفاده از شبكههاي عصبي SOM
يكي از مهمترين ابزار كسب اطلاعات و درك محيط كه تحقيقات گستردهاي را به خود معطوف نموده، شبكههاي حسگر بيسيم است. با وجود پيشرفتهاي صورت گرفته در اين نوع شبكهها، گرههاي حسگر به دليل تعداد زياد، اندازه كوچك و روش قرارگيري اقتضايي، هنوز هم براي تامين انرژي خود، متكي به باتريهايي با توان اندك ميباشند. همچنين معمولاً به دليل بهكارگيري اين نوع شبكهها در محيطهاي خشن و غيرقابلدسترس، امكان شارژ مجدد يا تعويض گرههاي حسگر وجود ندارد.بنابراين يكي از مهمترين مسايل در شبكههاي حسگر بيسيم، مسالة محدوديت شديد انرژي است. همچنين از آن جايي كه كارايي شبكههاي حسگر به شدت به طول عمر شبكه و پوشش شبكهاي آن وابسته است، بنابراين لحاظ نمودن الگوريتمهاي ذخيرة انرژي در طراحي شبكههاي حسگر با عمر طولاني، امري حياتي است. امروزهروشهاي مديريت پوياي توان كه به كاهش مصرف انرژي شبكههاي حسگر بعد از طراحي و قرارگيري آنها ميپردازند، از بالاترين اهميت برخوردار ميباشند. در سالهاي اخيربراي مديريت پوياي توان، توجه به ابزارهاي هوشمند و توانمندي نظير شبكههاي عصبي رونق چشمگيري يافته است. يك شبكة عصبي، سيستمي بزرگ متشكل از عناصر پردازشي موازي يا توزيع شده است كه در يك توپولوژي گراف به هم متصل شدهاند. دادهها جدا از پردازش ذخيره نميشوند، زيرا دادهها فينفسه به هم متصل هستند. شبكههاي عصبي، الگوريتمهاي رياضي هستند كه قادر به يادگيري نگاشتهايي بين ورودي(ها) و خروجي(ها) از طريق آموزش تحت نظارت بوده يا قادر به دستهبندي اطلاعات ورودي به روشي بدون نظارت ميباشند. كه همه اين قابليتها در روشهاي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم كاربرد دارند. ويژگيها و قابليتهاي منحصر به فرد شبكههاي عصبي در كاهش ابعاد دادههاي ورودي، ردهبندي[1] و پيشبيني دادههاي حسگر، انطباق خاصي با ويژگيها و نيازمنديهاي شبكههاي حسگر بيسيم دارد. از اين رو شبكههاي عصبي ميتوانند ابزار مناسبي براي بهكارگيري در شبكههاي حسگر بوده و با كاهش نياز به برقراري ارتباطات بيسيم، تاثير قابل ملاحظهاي در كاهش مصرف انرژي شبكههاي حسگر و افزايش طول عمر آنها داشته باشند. هدف ما از اين تحقيق ارايه روشي بهينه براي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر با بهكارگيري قابليتهاي شبكههاي عصبي ميباشد.
به منظور دستيابي به ساختاري منسجم و مناسب براي انجام تحقيق، در ادامه اين فصل به بيان مهمترين اصول و پاسخگويي به سئوالات اصلي يك تحقيق علمي، پرداخته خواهد شد.
1-2. تعريف مساله و سئوالات اصلي تحقيق
در راستاي كاهش مصرف انرژي با استفاده از شبكههاي عصبي سئوالات زير مطرح است:
- چه دلايلي براي اتلاف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم وجود دارد؟
- چه روشها(طرحها)يي براي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر وجود دارد؟
- بين مصرف انرژي و كارايي شبكههاي حسگر چگونه ميتوان مصالحهاي برقرار كرد؟
- در چه كاربردهايي مصرف بهينه انرژي در شبكه حسگر حائز اهميت است؟
- ميزان تاثير بهكارگيري شبكههاي عصبي در روشهاي كاهش مصرف انرژي در شبكه حسگر بيسيم تا چه اندازه است؟
- با توجه به قابليتهاي به اثبات رسيده شبكههاي عصبي در زمينههاي مرتبط، فرض ما اين است كه شبكههاي عصبي ميتوانند بهعنوان ابزار مناسبي در روشهاي كاهش مصرف انرژي بهكار گرفته شوند.
- بهكارگيري سطح انرژي در كنار همسايگي به منظور خوشهبندي[2] گرههاي حسگر ميتواند باعث ايجاد خوشههاي متوازن از لحاظ سطح انرژي و متوازنسازي ميزان مصرف انرژي در شبكه گرديده، از مرگ زودرس گرهها جلوگيري كرده و در نتيجه باعث افزايش طول عمر شبكه گردد.
- تركيب معيارهاي مختلف انتخاب سرخوشه، با بهرهگيري از مزاياي هريك ميتواند باعث توازن بار سرخوشه و افزايش طول عمر شبكه گردد.
اصليترين هدف اين تحقيق كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم است كه در راستاي رسيدن به آن، اهداف زير دنبال خواهد شد.
- ارايه الگوريتمي بهينهتر براي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم با استفاده از قابليتهاي شبكههاي عصبي
- افزايش طول عمر شبكه حسگر بيسيم
- حفظ حداكثر پوشش شبكهاي در طول عمر شبكه حسگر
- به دليل تازگي موضوع و عدم وجود تحقيقات كافي در كشور در اين حوزة دانشي، يكي از اهداف انجام اين تحقيق، فتح بابي براي بهكارگيري قابليتهاي شبكههاي عصبي در شبكههاي حسگر بيسيم و انجام تحقيقات بيشتر بوده است
روش انجام تحقيق به صورت تاريخي از طريق مطالعه طرحها و روشهاي مختلف موجود در راستاي موضوع تحقيق و نيز به صورت تطبيقي از طريق مقايسه با روشهاي مرتبط موجود خواهد بود.
- شناسايیوبيانکاملمساله (منظورازمساله،كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم است)
- بررسیفعاليتهایپيشيندرراستایحل مساله
- ارائهچارچوبارزيابیمناسبجهتگردآوریداده
- ارزيابیروشهاي موجود
- بهرهگيریازنقاطقوتروشهایمختلف بهدستآمدهازطريقاعمالچارچوبارزيابی(درراستایايجادروشهاي کارآمدترومناسبحوزةمسأله)
- ارايه روش جديدي براي كاهش مصرف انرژي در شبكه حسگر بيسيم با استفاده از روش شبكة عصبي
- شبيهسازي روش مذكور برحسب سناريوي خاص و ارايه نتايج شبيهسازي
- مقايسه نتايج آماري حاصل از شبيهسازي روش جديد پيشنهادي با نتايج روشهاي پيشين
- ارزيابي نتايج و نتيجهگيري
فصل دوم به مروري بر طرحهاي مختلف براي كاهش مصرف انرژي در شبكههاي حسگر بيسيم، ارايه دستهبندي و نقش شبكههاي عصبي در هريك از طرحهاي موجود بر اساس مرور مقالات تحقيقاتي مختلف خواهد پرداخت. فصل سوم، ضمن ارايه دستهبندي براي روشهاي مختلف مسيريابي در شبكه حسگر، به طور خاص به مسيريابي سلسلهمراتبي (مبتني بر خوشهبندي) و بررسي پروتكل معروف LEACHو مزايا و معايب آنپرداخته، سپس بهمروري بر روشهاي مبتني بر شبكههاي عصبي در الگوريتمهاي مسيريابي انرژي آگاه بر اساس مقالات تحقيقاتي مرتبط پرداخته و الگوريتم خوشهبندي LEA2C را كه ارتباط مستقيمي با روش ارايه شده در اين تحقيق دارد، تشريح خواهد كرد. فصل چهارم به تشريح پروتكل مسيريابي جديد ارايه شده و مزاياي آن نسبت به روشهاي قبلي خواهد پرداخت. فصل پنجم به ارايه نتايج شبيهسازي و مقايسه نتايج با روشهاي پيشين و ارزيابي الگوريتم پيشنهادي، اختصاص خواهد يافت. فصل ششم شامل جمعبندي و ارايه پيشنهادهايي براي انجام تحقيقات بيشتر خواهد بود.
يك شبكه حسگر بيسيم، شبكهاي بيسيم متشكل از تعداد زيادي از دستگاههاي بسيار كوچك است كه گرههاي حسگر[3] ناميده ميشوند. گرههاي حسگر عموماً مجهز به قابليتهاي حسگري، پردازشي و ارتباطي هستند. گرههاي حسگر از نظر مكاني توزيع شده بوده و شرايط مربوط به محيط اطراف خود را اندازهگيري ميكنند. وظيفة اصلي گرة حسگر، جمعآوري نقاط داده در فواصل زماني منظم و تبديل آن به يك سيگنال الكترونيكي و انتشار سيگنال به گرة سينك يا ايستگاه مبنا از طريق رسانههاي ارتباطي بيسيم قابل اطمينان است.
با ظهور و تکامل فناوري ميکروالکترونيک در دهة70 ميلادي، حسگرهاي جديد مورد توجه قرارگرفتند. با استفاده از فناوري ميکروالکترونيک، حسگرهاي ارزان قيمت با ابعاد کوچک و وزن کم توليد شدند. مواد اوليه جديد براي ساخت حسگر، کشف و شناخته شده و متعاقب آن اصول جديدي براي مقاصد عملي جمعآوري اطلاعات مطرح گرديد. يكپارچگي حسگر و مدارات الکترونيکي تغيير شکلدهندة سيگنال، فرصتهاي قابلتوجهي را براي بخش عمدهاي از کاربردها پديد آورد. امروزه کاهش حجم و وزن حسگرها و افزايش ميزان حساسيت آنها، هدف اصلي بسياري از آزمايشگاههاي تحقيقاتي و شرکتهاي مختلف ميباشد. اما كوچك شدن حجم گرههاي حسگر به معناي كوچكتر شدن
[1]Classification
[2]clustering
[3]Sensor nodes
احتمالا با این موارد هم علاقمند باشید