3-2- مراحل الگوریتم.. 58

3-2-1- فاز اول.. 59

3-2-2- فاز دوم. 60

3-2-3- فاز سوم. 61

3-2-4- فاز چهارم. 62

3-3- مدل های حرکت… 63

3-3-1- مدل حرکتی پیاده روی تصادفی.. 64

3-3-2- مدل حرکتی ایستگاه تصادفی.. 66

3-3-3- مدل حرکتی امتداد تصادفی.. 67

3-3-4- مدل حرکتی جامع منطقه شبیه سازی.. 68

3-3-5- مدل حرکتی گام به گام. 69

3-3-6- مدل حرکتی حرکت هموار. 70

4- فصل چهارم : نتایج شبیه سازی.. 74

4-1- معرفی محیط شبیه سازی.. 74

4-2- نتایج شبیه سازی.. 76

4-2-1- متوسط انرژی باقی مانده. 77

4-2-2- واریانس انرژی باقیمانده. 77

4-2-3- سربار پیغام کنترلی.. 78

4-2-4- گره های حسگر فعال در شبکه. 79

4-2-5- درصد گم شدن(نرسیدن) پیغام ها 80

5- فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادهای آینده. 82

5-1- نتایج.. 82

5-2- پیشنهادها 85

6- مراجع.. 86

فهرست جداول

جدول ‏4‑1: ویژگی های دستگاه کامپیوتری استفاده شده برای شبیه­سازی.. 74

جدول ‏4‑2: پارامترهای اولیه تنظیم شده در طول شبیه­سازی.. 76

فهرست اشکال

شکل ‏2‑1: مسیریابی در شبکه های حسگر بی سیم.. 14

شکل ‏2‑2: نحوه عملکرد پروتکل SPIN ]17[ 21

شکل ‏2‑3: نحوه عملکرد پروتکل انتشار هدایت شده ]12[ 22

شکل ‏2‑4: عملکرد تجمیع اطلاعات در پروتکل انتشار هدایت شده ]12[ 25

شکل ‏2‑5: ساختار شبکه های سلسله مراتبی ]23[ 31

شکل ‏2‑6: ساختار پروتکل LEACH.. 35

شکل ‏2‑7: حالت های مختلف گره حسگر در CBHRP [40]. 40

شکل ‏2‑8: رویه تجمع و جمع آوری داده ها بر مبنای زنجیره [43]. 43

شکل ‏2‑9: ساختار الگوریتم VGA ]44[ 44

شکل ‏2‑10: دیاگرام وضعیت ها در GAF [46]. 46

شکل ‏2‑11: خوشه بندی [48]. 48

شکل ‏3‑1: مرکز جمعیت بهترین مکان برای قرار گرفتن سرخوشه[6]. 56

شکل ‏3‑2: فلوچارت الگوریتم.. 59

شکل ‏3‑3: پیغام دهی در فاز اول الگوریتم.. 60

شکل ‏3‑4: پیغام دهی در فاز دوم الگوریتم.. 61

شکل ‏3‑5: پیغام­دهی در فاز سوم الگوریتم.. 62

شکل ‏3‑6: پیغام­دهی در فاز چهارم الگوریتم.. 63

شکل ‏3‑7: مدل حرکتی پیاده روی تصادفی با زمان تصادفی t[52]. 65

شکل ‏3‑8: مدل پیاده روی تصادفی با مسافت پیمایشی d در مسیر انتخابی[52]. 65

شکل ‏3‑9: مدل حرکتی ایستگاه تصادفی[52]. 66

شکل ‏3‑10: متوسط همسایگی عامل ها در مدل حرکتی ایستگاه تصادفی[52]. 67

شکل ‏3‑11: مدل حرکتی امتداد تصادفی.. 68

شکل ‏3‑12: مثال از مدل حرکتی جامع منطقه شبیه­سازی.. 69

شکل ‏3‑13: اعضای خوشه و نحوه ارتباط با چاهک [5]. 72

شکل ‏3‑14: تعداد گام ارسال از گره ی حسگر به سرخوشه[5]. 73

شکل ‏4‑1: نمودار متوسط انرژی باقیمانده در شبکه بعد از 100 ثانیه شبیه­سازی.. 77

شکل ‏4‑2: واریانس انرژی باقیمانده در گره های حسگر شبکه بعد از 100 ثانیه شبیه­سازی.. 78

شکل ‏4‑3: تعداد پیغام کنترلی سربار الگوریتم بعد از 200 ثانیه شبیه­سازی.. 79

شکل ‏4‑4: تعداد گره­های فعال در شبکه بعد از 200 ثانیه شبیه­سازی.. 80

شکل ‏4‑5: درصد گم­شدن پیغام ها در شبکه بعد از 100ثانیه شبیه­سازی.. 81

شکل 5‑1: توزیع یکنواخت گره های حسگر در شبکه. 83

شکل 5-2:شکل قرار گرفتن گره­های شبکه در طول شبیه­سازی ……………………………. 82

چکیده:

شبکه­های حسگر بی­سیم مجموعه ای از سنسور­های حسگر بی­سیم است که در محیط به صورت تصادفی برای جمع­آوری اطلاعات پراکنده شده­اند. مسئله انتقال بهینه ی داده ها، یکی از موارد بسیار مهم در به کارگیری فناوری های نوینی از قبیل شبکه های حسگر بی سیم چندرسانه ای است. اگرچه شبکه های حسگر بی سیم چندرسانه ای توسعه یافته شبکه های حسگر بی سیم هستند، اما با توجه به ماهیت این شبکه ها و محدودیت ذاتی حسگرها در حوزه های انرژی، توان محاسباتی و ظرفیت حافظه ای، مسئله انتقال داده ها در جهت تضمین پارامترهای کیفیت خدمات، با چالش های فراوانی روبرو خواهد شد. مجموعه­ای از روش­های انتقال داده در شبکه های حسگر مبتنی بر خوشه­بندی حسگرها در شبکه هستند، که با افراز شبکه به تعدادی خوشه ی مجزا و مدیریت سلسله مراتبی مسئله ی انتقال داده ها سعی در ساده سازی این مسئله دارند.

در سالیان اخیر روش­های مختلفی برای ­ایجاد خوشه و انتخاب سر خوشه­ی مناسب و بهینه سازی انتقال داده ها از این طریق ارائه شده است. موارد مختلفی در حوزه ی وجود دارند که می توانند بر کیفیت انتقال داده ها در شبکه تأثیرگذار باشند. یکی از این موارد انتخاب بهینه ی گره سرخوشه برای مدیریت هر یک از خوشه ها است؛ چنین گرهی علاوه بر توانایی مدیریت جریان داده های زیر گره های مجموعه ی خود باید دسترسی مناسبی به تمام خوشه ی خود و نیز به گره چاهک داشته باشد. علاوه بر این توزیع سرخوشه ها باید به گونه ای باشد که خوشه هایی با حجم متناسب و تعداد کافی در شبکه را تأمین نمایند. از این گذشته، عملیات خوشه بندی و انتخاب سرخوشه ها باید در دوره های زمانی مناسب و با هدف جلوگیری از تحمیل حجم کاری سنگین به تعداد محدودی از گره ها تکرار شود.

با معرفی انواع مختلف الگوریتم های فرا ابتکاری، روش های نوینی برای حل مسئله های بهینه سازی به وجود آمده اند که آزمایش های تجربی حکایت از کارایی بسیار مناسب آنها در مسائلی از حوزه های مختلف علوم و مهندسی دارند. در این پایان­نامه روشی برای انتخاب سرخوشـه مناسب بر اساس الگوریتـم فرا ابتکاری کوچ پرندگان که به صورت توزیع شده در شبکه حسگر بی­سیم متحرک اجرا می شود، ارائه شده و نتایج حاصل از شبیه­سازی این الگوریتم در حالت­های مختلف حرکتی آورده شده است.

مقدمه
شبکه های حسگر بی سیم[1] از مجموعه ای حسگر بی سیم تشکیل شده است که به جهت جمع آوری اطلاعات در محیطی به فراخور کاربرد آنها پخش شده اند. به طور کلی شبکه های حسگر بی سیم جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی که کاربر نمی تواند حضور داشته باشد مورد استفاده قرار می گیرند [1]. در یک شبکه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری می کنند و این اطلاعات را در صورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. شبکه های حسگر بی سیم معمولاً در محیط های سخت که دسترسی انسان به آن مکان ها سخت و پرهزینه است استفاده می شوند. از شبکه های حسگر بی سیم درهواشناسی، کشاورزی، زلزله نگاری، صنایع نظامی و جنگ ها، ایجاد محدوده ی امنیتی و … استفاده می شود [1].