پروپوزال یک روش مبتنی بر آتاماتای یادگیر جهت کاهش مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم

شبکه حسگر بی سیم شبکه ای متشکل از تعداد زیادی گره کوچک است و در هر گره تعدادی حسگر وجود دارد. شبکه حسگر به شدت با محیط فیزیکی تعامل دارد. از طریق حسگرها اطلاعات محیط گرفته شده و پردازش می شود. ارتباط بین گره ها به صورت بی سیم است. هر گره به طور مستقل و بدون دخالت انسان کار می کند و از لحاظ فیزیکی بسیار کوچک و دارای محدودیت هایی در پردازش، ظرفیت، حافظه، منبع تغذیه و غیره است. این محدودیت ها مشکلاتی را به وجود می آورد که منشأ بسیاری از مباحث پژوهشی مطرح در این زمینه خواهد بود. این شبکه از پشته پروتکلی شبکه های سنتی پیروی می کند ولی به خاطر محدودیت ها و تفاوت های وابسته به کاربرد، پروتکل ها باید بازنویسی شوند  . سه مشخصه مهم، شبکه های حسگر را از شبکه های موردی متمایز می کند. اولین مشخصه آن است که شبکه های حسگر با هدف رساندن داده به مقاصد مختلف "مبتنی بر داده" هستند. ثانیاً مبتنی بر کاربرد بوده و وظیفه خاصی را متناسب با کاربرد انجام می دهند نهایتاً اینکه به جای ارسال پیغام ها به گره خاص باید بر اساس محتوای داده به موقعیت ها یا مناطق تعریف شده ارسال شوند .

 گره هاي موجود در شبکه با یکد یگر در ارتباط بوده و می توانند اطلاعات دریافت شده از محیط را به گره هاي همسایه خود بفرستند. این گره ها با محدویت پوشش  ناحیه ای، مرزی، منابع، از جمله حافظه، پهناي باند و باتري پایین مواجه می باشند. شبکه هاي حسگر داراي کاربردهاي مختلفی در زمینه هایی مانند دما، نظارت بر محیط، سیستم هاي نظامی و کنترل ترافیک وسایل نقلیه میباشند. در این شبکه ها اطلاعات جمع آوري شده بوسیله ي حسگرها باید به یک ایستگاه پایه منتقل شوند. در روش ارسال مستقیم، هر گره مستقیم اطلاعات را به مرکز می فرستد، که به دلیل فاصله ي زیاد حسگرها از مرکز، انرژي زیادي مصرف می شود. در مقابل پروتکلهایی که فواصل ارتباطی را کوتاه تر میکنند، می توانند طول عمر شبکه را بیشتر کنند. از این رو کاربر اتوماتای یادگیرنده بسیار و حساس است. در شبکه های حسگر بی سیم مسئله پوشش ناحیه بسیار حائز اهمیت بوده و مورد توجه پژوهشگران مختلفی قرار گرفته است. عمل پوشش اصلی ترین و پایه ترین مسائل جهت استقرار و ایجاد شبکه های حسگر بی سیم است (محمد حسین همایی, انجمن انفورماتیک ایران). پوشش ناحیه به حالتی از شبکه حسگر بی سیم گفته می شود که یک نقطه یا ناحیه تحت پوشش بیش از حد حسگر های مختلفی قرار گیرد یا اینکه ناحیه مورد نظر مورد پوشش توسط حسگری در شبکه نشود. 

بنابراین با توجه به اهمیت پوشش ناحیه در شبکه های حسگر بی سیم، در این پژوهش مدیریت این چالش با کمک اتوماتای یادگیر در نظر گرفته شده است. يك اتوماتاي يادگير، ماشيني است كه ميتواند تعدادي متناهي عمل را انجام دهد. هر عمل انتخاب شده توسط يك محيط احتمالي ارزيابي ميشود و نتيجه ارزيابي در قالب سيگنالي مثبت يا منفي به اتوماتا داده ميشود و اتوماتا از اين پاسخ در انتخاب عمل بعدي تاثير ميگيرد . هدف نهايي اين است كه اتوماتا ياد بگيرد تا از بين اعمال خود بهترين عمل را انتخاب كند. بهترين عمل، عملي است كه احتمال دريافت پاداش از محيط را به حداكثر برساند .

بنابراین در این پژوهش محقق سعی بر این دارد، یک الگوریتم کارآمد را با کمک آتوماتای یادگیر ارائه نماید که بتواند با پاداش و جریمه فرآیند پوشش ناحیه ای در شبکه های حسگر بی سیم را مرتفع سازد. الگوریتم پیشنهادی در جهت فراهم نمودن پوشش ناحیه ای مطلوب طوری عمل می کند که در دوره های زمانی مختلف، گره ها به سمت مقصدی جدید به منظور افزایش پوشش ناحیه حرکت می کنند.

برخی از مهمترین اهداف این پژوهش عبارتند از:

- فراهم نمودن پوشش ناحیه ای نودها با کمک آتوماتای یادگیر در شبکه های حسگر بی سیم به منظور کاهش مصرف انرژی گره ها در شبکه

- افزایش طول عمر شبکه با اعمال پوشش ناحیه ای گره ها