خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با رویکرد تئوری بازی ها

ضرورت و استفاده از شبکه های حسگر بی سیم در عصر امروز امری بدیهی به نظر می رسد. شبکه های حسگر بی سیم متشکل از یک یا چند ایستگاه اصلی و تعدادی گره ساده، کوچک و کم هزینه می باشند که دارای محدودیت هایی مثل حافظه و انرژی هستند و قدرت محاسباتی بالایی ندارند. هر گره شامل 4 بخش است: واحد حس کردن، واحد پردازش، واحد برقراری ارتباط و واحد انرژی. هر گره به تنهایی ممکن است توانمندی زیادی نداشته باشد ولی با کنار هم قرار دادن تعدادی از این گره ها و با ارتباطی که با یکدیگر و با ایستگاه اصلی برقرار می کنند، می توان شبکه های حسگر بی سیم با توانمندی بالا ایجاد کرد. عواملی وجود دارند که در طراحی شبکه های حسگر بی سیم تاثیرگذار هستند. یکی از موارد مهم، در طراحی شبکه های حسگر بی سیم، مصرف انرژی است و یکی از مشکلات عمده ی این شبکه ها، محدود بودن انرژی گره ها است. هر گره از این شبکه یک باتری دارد که انرژی محدودی در آن ذخیره شده است. بنا به کاربردهایی که این شبکه ها دارند دسترسی به باتری گره ها برای تعویض یا شارژ مجدد آن ها ممکن است غیرممکن و یا بسیار پر هزینه باشد. یکی از روش های کاهش مصرف انرژی در این شبکه ها، خوشه بندی آن ها است که در آن گره های موجود در شبکه به خوشه هایی دسته بندی می شوند و یکی از گره ها در هر خوشه، به عنوان سرخوشه انتخاب می شود. دیگر گره های موجود در شبکه، داده های خود را به سرخوشه ارسال می کنند و سرخوشه، داده ها را جمع آوری کرده و به ایستگاه اصلی می فرستد. هدف ما در این پایان نامه، ارائه ی روشی برای خوشه بندی گره ها در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از رویکرد تئوری بازی ها است. برای رسیدن به این هدف می توان مسئله ی انتخاب سرخوشه ها را به عنوان یک بازی مدل سازی نمود که در آن بازیکن ها که همان گره های موجود در شبکه هستند، بر اساس یک تابع سودمندی از پیش تعریف شده اقدام به تعیین یک مجموعه از سرخوشه های مناسب می کنند. تابع سودمندی با استفاده از پارامترهایی از شبکه مثل انرژی باقیمانده ی گره، تعداد گره هایی که در بازی شرکت دارند، فاصله ی گره های همسایه از گره مربوطه، فاصله ی گره تا ایستگاه اصلی، هزینه ی سرخوشه شد گره و امتیازی که گره هنگام ارسال موفق داده به ایستگاه اصلی بدست می آورد، تعریف می شود. با محاسبه ی تعادل نش راهبردهای مختلط ، احتمال سرخوشه شدن برای هر گره به دست می آید که این مقدار تابعی از پارامترهای نام برده شده در بالا است. هدف اصلی از انجام این پایان نامه، کاهش انرژی مصرفی در گره ها و در نتیجه افزایش طول عمر شبکه است.