پروپوزال تنظیم توان ارسالی گره ها در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتاماتای یادگیر جهت کاهش مصرف انرژی

یک شبکه ی حسگر بی‌سیم از تعداد زیادی گره های حسگر تشکیل شده است که این گره ها در یک فضا به صورت وسیعی پخش شده اند و به جمع آوری داده از فضای اطراف خود می پردازند. نرخ انتقال داده در این نوع شبکه ها به طور معمول بالا نیست، با این وجود مشکلات زیادی در طراحی و به کارگیری آن ها وجود دارد، مشکلات این نوع شبکه ها را می توان به این صورت نام برد: اولین مشکل مربوط به مسیریابی در این شبکه ها می‌باشد که میتوان گفت مسیریابی کار آسانی نیست، چون تعداد گره ها زیاد میباشد و از طرفی ساختار شبکه نیز از قبل مشخص شده نیست. مشکل دوم اینکه در مصرف انرژی در این شبکه ها نیز محدودیت وجود دارد و دلیل آن نیز این است که با باتری کار می کنند. مشکل سوم زا نیز می توان اینگونه بیان کرد که به دلایل اقتصادی، حسگرها از نظر پردازش و توان ارسال و دریافت داده، پیچیدگی بالایی نباید داشته باشند  (Akyildiz, et al., 2002). این مشکلات در شبکههای حسگر بیسیم باعث شده است موضوع شبکه های حسگر بی‌سیم به یکی از زمینه های پرطرفدار تحقیقاتی تبدیل شود (Potdar, et al., 2009). محدودهی کاربرد شبکه های حسگر بی‌سیم بسیار گسترده میباشد و از کاربردهای صنعتی، کشاورزی تا کاربردهای نظامی را در برمیگیرد. 

يكی از مشكلات شبکه های بی‌سیم این است كه طول عمرشان به دلیل محدودیت انرژی در منبع تغذیه كوتاه است. مشکل دیگری که ممکن است به وجود بیاید به دلیل موقعیت خاص و محدوده ارسال سیگنال گره‌ها در شبکه می‌باشد. به عنوان مثال گره‌ای را در نظر بگیرید که در فاصله کمی از چاهک قرار گرفته است. این گره از یک سو به دلیل بار کاری زیاد خيلي سریع انرژي خود را از دست مي دهد و از سویی دیگر نیز اگر از کار بیفتد باعث قطع ارتباط چاهك با كل شبكه مي شود و در نتیجه شبکه از کار می‌افتد (Wang, et al., 2014). بعضی از راه کارها به ساختار برمي گردد به عنوان مثال در مورد مشكلی که گفته شد استفاده از ساختار خودكار به دلیل اینکه در این ساختار تصمیمات به صورت محلی گرفته می‌شود و به همین دلیل ترافیک انتقال از گره موردنظر کم می‌شود راهكار مؤثري است و باعث افزایش طول عمر آن گره و در نتیجه افزایش طول عمر کل شبکه می‌شود.این مشکل در مورد گره‌هایی که در ناحیه‌های با تراکم کمتر تیز می‌باشند وجود دارد. در مواردی از این قبیل باید درون خود گره‌ها مدیریت نیرو و ارسال سیگنال انجام شود و راه حل‌های توان آگاه کاری کنند که از گره‌های بحرانی کمترین استفاده شود. اين کار به نوبه خود به نوعي  اشتراك گذاري منابع محسوب مي شود که با دارا بودن مدیریت وظیفه و مدیریت توان مناسب طول عمر شبکه افزایش می‌یابد. همچنین ارائه الگو های ساختاري مناسب و ارائه روشهاي مديريتي و الگوریتم ها توان آگاه با هدف افزايش طول عمر شبكه حسگر از مباحث مهم تحقيقاتي است. وجود آتوماتای یادگیر در شبکه های حسگر بی سیم میتواند تاثیر بسزایی در تنظیم سیگنال گره ها، کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه گردد.

در این پژوهش، محقق سعی بر این دارد که با استفاده از یک الگوریتم کارآمد مبتنی بر آتوماتای یادگیر، محدوده ارسالی سیگنال گره ها در شبکه حسگر بی سیم در شرایط مختلف را تحلیل نموده و با توجه محدوده پوششی، مسیر مطلوب انتخاب گردد. بنابراین امید است با تنظیم توان ارسالی گره ها در شبکه، بهبود قابل ملاحضه ای در مصرف انرژی گره ها و در نتیحه افزایش نرخ بقاء شبکه حسگر بی سیم حاصل گردد. الگوریتم پیشنهادی که مبتنی بر آتاماتای یادگیر است عملکرد خود را با آموزش انتخاب های مختلف بهینه می نماید.

برخی از مهمترین اهداف این پژوهش عبارتند از :

1. کنترل و مدیریت سیگنالهای ارسالی گره ها در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از ارائه یک الگوریتم جدید مبتنی بر آتوماتای یادگیر به منظور کاهش مصرف انرژی نودها

2. انتخاب گره مطلوب بر اساس میزان توان ارسالی و مطابق با میزان فاصله، انرژی، موقعیت و غیره گره ها با کمک آتوماتای یادگیر

3. کاهش مصرف انرژی و افزایش نرخ بقاء شبکه با بکارگیری آتوماتای یادگیر بهینه