عنوان

خوشه بندی در شبکه های حسگر بی‌سیم با رویکرد نظریه‌ی بازی ها

شماره

‭۱۲۴۱۵پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

خوشه بندی در شبکه های حسگر بی‌سیم با رویکرد نظریه‌ی بازی ها

نام نخستين پديدآور

/نازلی باقرزاده کریمی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: دانشکده‌ی مهندسی برق و کامپیوتر

نام خاص و کميت اثر

‮‭۱۰۲‬ص‬

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

در رشته‌ی مهندسی کامپیوتر گرایش نرم‌افزار

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۲/۱۰/۱۵‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

دانشگاه تبریز

متن يادداشت

ضرورت و استفاده از شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم در حال حاضر امری بدیهی به نظر می‌صرسد .این شبکه‌صها متشکل از یک یا چند ایستگاه اصلی به همراه تعداد زیادی گره ساده، کوچک و کم هزینه می-باشند .هر گره شامل چهار بخش است :واحد حس کردن، واحد پردازش، واحد برقراری ارتباط و واحد انرژی .یک گره به تنهایی ممکن است توانمندی زیادی نداشته باشد ولی با کنار هم قرار دادن تعدادی از این گره‌صها و با برقراری ارتباط میان آن‌صها و با ایستگاه اصلی می‌صتوان شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم با توانمندی بالا ایجاد کرد .عواملی وجود دارند که در طراحی شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم تاثیرگذار هستند .از جمله‌صی این موارد می‌صتوان به محدود بودن انرژی گره‌صها اشاره کرد .هر گره از این شبکه یک باتری دارد که در بسیاری از کاربردهایی که این شبکه‌صها دارند دسترسی به باتری گره‌صها برای تعویض یا شارژ مجدد آن‌صها غیرممکن می‌صباشد .یکی از روش‌صهای کاهش مصرف انرژی در این شبکه‌صها، خوشه‌صبندی آن‌صها است که در آن گره‌صهای موجود در شبکه به خوشه‌صهایی افراز می‌صشوند و یکی از گره‌صها در هر خوشه، به عنوان سرخوشه انتخاب می‌صشود .دیگر گره‌صهای موجود در شبکه، داده‌صهای خود را به سرخوشه ارسال می‌صکنند و سرخوشه، داده‌صها را جمع‌صآوری و تجمیع کرده و به ایستگاه اصلی می‌صفرستد .تعیین سرخوشه‌صی مناسب در شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم نقش اساسی در کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه دارد .خوشه‌صبندی شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم به دو صورت می‌صتواند باشد :خوشه‌صبندی متمرکز و خوشه‌صبندی غیرمتمرکز) توزیع‌صشده .(در خوشه‌صبندی متمرکز، ایستگاه اصلی اطلاعاتی از کل شبکه و گره‌صها دارد و با استناد به این اطلاعات، گره‌صهایی را به عنوان سرخوشه انتخاب می‌صکند .مشکلی که این نوع خوشه‌صبندی دارد مقیاس‌صپذیر نبودن آن است .هم‌صچنین سربار پیام اضافی دارد و ایستگاه اصلی به یک گلوگاه تبدیل می‌صشود .در خوشه‌صبندی غیرمتمرکز، گره‌صها خود با استفاده از اطلاعاتی که از خود دارند و با استفاده از اطلاعات محلی، برای سرخوشه شدن خود تصمیم می-گیرند .خوشه‌صبندی غیرمتمرکز مقیاس‌صپذیر است و مشکل گلوگاه شدن ایستگاه اصلی و سربار اضافی را ندارد .علاوه بر این نیاز به هماهنگ‌صکننده‌صی مرکزی) مثل ایستگاه اصلی (ندارد .هدف ما در این پایان‌صنامه، ارائه‌صی روشی غیرمتمرکز برای خوشه‌صبندی گره‌صها در شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم با استفاده از رویکرد نظریه‌ی بازی‌صها است .برای رسیدن به این هدف می‌صتوان مسئله‌صی انتخاب سرخوشه‌صها را به عنوان یک بازی مدل‌صسازی نمود که در آن بازیکن‌صها که همان گره‌صهای موجود در شبکه هستند، بر اساس یک تابع سودمندی از پیش تعریف شده اقدام به تعیین یک مجموعه از گره‌های مناسب به عنوان سرخوشه‌صها می‌صکنند .تابع سودمندی با استفاده از پارامترهایی از شبکه مثل انرژی باقیمانده‌صی گره، تعداد گره‌صهایی که در بازی شرکت دارند، فاصله‌صی گره‌صهای همسایه از گره مربوطه، فاصله‌صی گره تا ایستگاه اصلی و هزینه‌صی سرخوشه شدن گره تعریف می‌صشود .با محاسبه‌صی تعادل نش راهبردهای مختلط، احتمال سرخوشه شدن برای هر گره به دست می‌صآید که این مقدار تابعی از پارامترهای نام برده شده است .هدف اصلی از انجام این پایان‌صنامه، کاهش انرژی مصرفی در گره‌صها و در نتیجه افزایش طول عمر شبکه است .برای اثبات دستیابی به این هدف، شبیه‌صسازی‌صهایی انجام گرفته و برای ارزیابی کارایی الگوریتم پیشنهادی، این الگوریتم با دو الگوریتم ‮‭LEACH‬ که یکی از الگوریتم‌صهای پایه‌صای و شناخته شده در خوشه‌صبندی شبکه‌صهای حسگر بی‌صسیم است و الگوریتم ‮‭CROSS‬ که الگوریتمی جدید بر پایه‌صی نظریه‌ی بازی‌صها است، مقایسه شده است .نتایج شبیه‌صسازی‌صها نشان می‌صدهد الگوریتم پیشنهادی انرژی مصرفی گره‌صها را در شبکه توزیع کرده و طول عمر شبکه را نسبت به دو الگوریتم ‮‭LEACH‬ و ‮‭CROSS‬ افزایش می‌صدهد .هم‌صچنین، الگوریتم پیشنهادی در مواردی که انرژی اولیه‌صی گره‌صها ناهمگن در نظر گرفته می‌صشود نیز توانایی فراهم کردن طول عمر بالا را در مقایسه با الگوریتم‌صهای ‮‭LEACH‬ و ‮‭CROSS‬ دارد

متن يادداشت

Necessity and usage of Wireless sensor networks (WSNs) are obvious nowadays. These networks consist of one or multiple base stations (BS) with many simple, low cost and tiny sensor nodes. Each sensor node consist of four units: sense unit, process unit, communication unit and power unit. Each node maybe does not have much capabilities but with putting together the sensor nodes and communication between them and base station, high capabilities WSNs are created. There are many factors effect the design of WSNs. One of these factors is limitation of energy resources of sensor nodes. Each sensor node has a battery. In many applications sensor nodes are not available or it is costly to reach them therefore change or recharge battery is not frugal. One of the methods for reducing energy consumption is clustering. In which, some sensor nodes are selected as a cluster head to coordinate the cluster members. Cluster heads aggregate data and forward them to the base station. Selection of proper cluster heads has the tremendous effect on reducing energy consumption and prolonging network lifetime. Clustering can be central or distributed (decenteralize). In centeral clustering, the base station collect information from whole network and sensor nodes. Base on these information, the base station selects some sensor nodes as cluster heads. These clustering is not scalable and it is one of the drawbacks of that. Also, they have message overhead since the base station becomes a bottleneck. Distributed clusterings are scalable and the base stations do not have a bottleneck problem and also there is not a message overhead problem, too. Therefore, network does not have any need for coordinator (like base station). In this thesis, our goal is to provide a distributed algorithm for clustering of WSNs using a game theoretical approach. To achieve this end, we modeled the selection of cluster heads as a game. In this game, players are the sensor nodes and based on the predefined utility function, some of the sensor nodes are selected as cluster heads. Utility function is defined using four parameters like residual energy of each sensor node, distance of the sensor node to the base station, distance of other neighbors to the sensor node, and cost of being the cluster head. With computing the mixed strategy Nash equilibirium, probability of being the cluster head is obtained which is a function of the four parameters mentioned before. The main goal of this thesis is reducing energy consumption of sensor nodes and also increasing network lifetime. To prove this achievement and evaluate the efficiency of proposed algorithm, we run some simulations and compared this with the LEACH algorithm which is a basic and unknown algorithm and the CROSS algorithm which is a new algorithm based on the game theory. Simulation results shows that the proposed algorithm distribute the energy consumption of sensor nodes and prolong the network lifetime compared to the LEACH and CROSS algorithms. Also, proposed algorithm has a better results when the initial energy of sensor nodes are hetreogenous and prolong network lifetime compared to the mentioned two algorithm

مستند نام اشخاص تاييد نشده

باقرزاده کریمی، نازلی

مستند نام اشخاص تاييد نشده

رضوی، سید ناصر، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

اقدسی، سید هادی، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی