بهینه‏سازی طول عمر پوشش هدف در شبکه‏های حسگر بی سیم

مسئله پوشش یکی از چالش های کلیدیشبکه های حسگر بی سیم است. در این پایان نامه مسئله پوشش پیوسته هدف به صورت خاص بررسی گشته است. در این مسئله لازم است اهدافی با مکان مشخص و ثابت به صورت پیوسته توسط حسگرها پوشش داده شوند.هدف افزایش طول عمر شبکه است.برای این مسئله یک مدل با نام ctc-pspارائه شده است. خروجی حاصل از حل این مدل نشان دهنده طول عمر شبکه و نحوه مسیریابی بسته‏ها در شبکه است. علاوه بر این برای کاربردهایی که در آن پوشش کامل، لازم و ضروری نیست مسئله پوشش پیوسته و نسبی مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نشان داده شد که نوع ترافیک در مسئله پوشش پیوسته هدف از نوع چند به یک است. جهت افزایش طول عمر شبکه دو راهکار متفاوت در نظر گرفته شده است. هر یک از راهکارهای پیشنهادی با توجه به امکانات موجود و نوع کاربرد به صورت جداگانه قابل استفاده است.در راهکار اول سعی شده است با قرار دادن چاهک در یک مکان بهینه طول عمر شبکه افزایش یابد. بر همین اساس یک مسئله جدید با نام پوشش پیوسته هدف و مکان‏یابی چاهک ارائه عنوان شده است. برای حل این مسئله دو مدل مختلف ارائه شده است. در مدل اول کهctc-cspنامیده شده است، فرض شده است که چاهک تنها در نقاط محدودی می تواند قرار گیرد. در حقیقت مدل ctc-csp بر مبنای مدل برنامه ریزی خطی است که در آن از متغیرهای باینری استفاده شده است. از همین رو این مدل دارای پیچیدگی زمانی بالا است. برای شبکه هایی که در آن حسگرها انرژی اولیه برابر و یکسانی دارند یک مدل جدید با نام ctc-uspبرای مسئله پوشش پیوسته هدف و مکان یابی چاهک ارائه شده است. پیچیدگی زمانی این مدل از درجه چند جمله ای است. از اینرو از نقاط گرید شبکه به عنوان نقاط کاندید استفاده شده است.در راهکار دوم سعی شده است تا با استفاده از چاهک متحرک طول عمر شبکه افزایش یابد. برای این مسئله دو مدل متفاوت با نام هایctc-cmsو ctc-umsپیشنهاد شده است. در حقیقت در مدل ctc-cms، چاهک تنها می تواند بین نقاط محدودی جابجا شود. از طرف دیگر روش ctc-umsیک تقریب (1-?)برای جواب بهینه ارائه می دهد که در آن چاهک می تواند در تمامی نقاط شبکه قرار گیرد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان می دهد که طول عمر روش ctc-cspتقریبا 1.1 برابر ctc-pspاست. همچنین طول عمر شبکه زمانیکه پوشش حداقل 90% از اهداف لازم است تقریبا 1.85 برابر زمانی است که تمامی اهداف لازم است پوشش داده شوند. علاوه بر این استفاده از یک چاهک متحرک می تواند طول عمر شبکه را تقریبا 1.9 برابر کند.