افزایش طول عمر و کاهش مصرف انرژی WSN با الگوریتم قلمرو رنگی در متلب

پروژه افزایش طول عمر و کاهش مصرف انرژی در شبکه حسگر بی سیم با MATLAB

در این پست پروژه افزایش طول عمر و کاهش مصرف انرژی WSN با الگوریتم قلمرو رنگی را در متلب به همراه داکیومنت کامل و فیلم آموزشی فارسی آماده کره ایم که الگوریتم آن که یک الگوریتم نوین و کاملا جدید می باشد و برای اولین بار توسط تیم نوآوران گرمی در این پروژه ارائه شده است. در ادامه به معرفی شبکه حسگر بی سیم و الگوریتم قلمرو رنگی پرداخته و قسمت هایی از فیلم آموزشی این پروژه به همراه تصاویر خروجی قرار داده شده است.

شبکه حسگر بی سیم (WSN)

یک شبکه حسگر بی سیم عبارت است از مجموعه از نود های حسگر که تحت یک الگوریتم تعریف شده و به شکل بی سیم، اطلاعت را جمع ‌آوری و پردازش می‌ کند. مزیت اصلی این شبکه‌ ها مقیاس پذیری و در دسترس بودن می‌ باشد و در عوض عیب این شبکه ها، محدودیت های سخت افزاری و مصرف انرژی می ‌باشد، تحقیقات بسیاری در زمینه ارائه الگوریتم های بهینه سازی مصرف انرژی، در این شبکه ‌ها ارائه شده است، که هر کدوم نقطه قوت و ضعفی را دارا هستند، لذا در این پروژه نیز هدف ارائه روشی بهتر از روش های پیشین با تکیه بر الگوریتم قلمرو رنگی (ابداع شده توسط ما)، برای کاهش مصرف انرژی در مقابل محدودیت های سخت افزاری، می ‌باشد.

معرفی پروژه

روش بکار گرفته شده در این پژوهش استفاده از الگوریتم قلمرو رنگی برای کاهش مصرف انرژی شبکه می ‎باشد که در آن تلاش شده تا حداقل نیاز برای تبادل اطلاعات بین نود ها و نود ها با سینک مرکزی صورت گیرد. در این پروژه بعد از ایجاد شبکه، ابتدا تمامی نودها به شکل همگن مقدار دهی شدند، سپس تعداد دور روی حداکثر مقدار 10000 دور تنظیم گردید، در طول هر دور، ابتدا سرخوشه ‌ها با استفاده از پارامتر های تنظیم کننده که در داکیومنت پروژه نیز توضیح داده شده است، انتخاب می ‌گردد.

قلمرو هر سرخوشه، با توجه به ناحیه سرخوشه و نیز ناحیه شبیه سازی تعیین می‌ گردد، تا در این قلمرو، هیچ سرخوشه (sink) دیگری تعیین نگردد، بعد از انتخاب سرخوشه ‌ها، نود های عادی با توجه به فاصله، به شکل یک گام، سرخوشه بهینه خود را بر اساس انرژی باقی مانده و فاصله انتخاب می‌کنند، سپس تبادل اطلاعات در یک دور صورت می‌ گیرد، که در طول هر دور صرفا هر نود عادی یک بار اطلاعات خود را ارسال می‌ کند. اما نودهای سرخوشه، تمامی اطلاعات را از نودهای دیگر دریافت کرده و با حذف اطلاعات مشترک و خوشه، اطلاعات اساسی را به نود سینک ارسال می‌ کنند، سپس، انرژی مصرفی نودهای عادی با تکیه بر فاصله از سرخوشه و انرژی مصرفی سرخوشه‌ ها با تکیه بر فاصله و نیز تعداد نود هایی که آنها را به عنوان سرخوشه‌ ها انتخاب کرده ‌اند، ارزیابی می ‌گردد و در نهایت این انرژی ارزیابی شده، از انرژی باقی مانده نود های عادی و سرخوشه کم می گردد.

نتایج شبیه سازی با نرم افزار MATLAB

نتایج این تحقیق با تاکید بر پایداری شبکه، بر مبنای دو فاکتور اساسی کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه حسگر بی سیم ارزیابی گردید، خروجی شبیه سازی با نرم افزار متلب نشان دهنده افزایش توازن مصرف انرژی و نزدیک شدن عمر شبکه (زمان اولین مرگ) و عمر قطعی شبکه (زمان آخرین مرگ)، می باشد، که نشان دهنده کارایی بالای شبکه نسبت به الگوریتم لیچ (LEACH) و روش‌های دیگر می ‌باشد.

توضیحات بیشتر، توضیح خط به خط کد های برنامه و فیلم آموزشی به همراه پروژه ارائه می گردد.

تصاویر خروجی پروژه در محیط MATLAB

طراح کلی پروژه:

تصویر خروجی 1:

تصویر خروجی 2:

تصویر خروجی 3:

تصویر خروجی 4:

تصویر خروجی 5:

تصویر خروجی 6: