ﻲﻟﻮﻠﺳ ﺮﻴﮔدﺎﻳ يﺎﻫﺎﺗﺎﻣﻮﺗآ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ ﻢﻴﺳ ﻲﺑ ﺮﮕﺴﺣ يﺎﻫ ﻪﻜﺒﺷ رد يﺪﻨﺑ ﻪﺷﻮﺧ

Σχετικά έγγραφα
در اين آزمايش ابتدا راهاندازي موتور القايي روتور سيمپيچي شده سه فاز با مقاومتهاي روتور مختلف صورت گرفته و س سپ مشخصه گشتاور سرعت آن رسم ميشود.

ﻞﻜﺷ V لﺎﺼﺗا ﺎﻳ زﺎﺑ ﺚﻠﺜﻣ لﺎﺼﺗا هﺎﮕﺸﻧاد نﺎﺷﺎﻛ / دﻮﺷ

هدف:.100 مقاومت: خازن: ترانزيستور: پتانسيومتر:

سبد(سرمايهگذار) مربوطه گزارش ميكند در حاليكه موظف است بازدهي سبدگردان را جهت اطلاع عموم در

ﻴﻓ ﯽﺗﺎﻘﻴﻘﺤﺗ و ﯽهﺎﮕﺸﻳﺎﻣزﺁ تاﺰﻴﻬﺠﺗ ﻩﺪﻨﻨﮐ

برخوردها دو دسته اند : 1) كشسان 2) ناكشسان

1 ﺶﻳﺎﻣزآ ﻢﻫا نﻮﻧﺎﻗ ﻲﺳرﺮﺑ

در اين ا زمايش ابتدا راهاندازي موتور القايي رتور سيمپيچي شده سه فاز با مقاومت مختلف بررسي و س سپ مشخصه گشتاور سرعت ا ن رسم ميشود.

چكيده SPT دارد.

1- مقدمه است.

چكيده 1- مقدمه

محاسبه ی برآیند بردارها به روش تحلیلی


آزمایش 2: تعيين مشخصات دیود پيوندي PN

تلفات کل سيستم کاهش مي يابد. يکي ديگر از مزاياي اين روش بهبود پروفيل ولتاژ ضريب توان و پايداري سيستم مي باشد [-]. يکي ديگر از روش هاي کاهش تلفات سيستم

چكيده. Keywords: Nash Equilibrium, Game Theory, Cournot Model, Supply Function Model, Social Welfare. 1. مقدمه

اراي ه روشي نوين براي حذف مولفه DC ميراشونده در رلههاي ديجيتال

e r 4πε o m.j /C 2 =

متلب سایت MatlabSite.com

10 ﻞﺼﻓ ﺶﺧﺮﭼ : ﺪﻴﻧاﻮﺘﺑ ﺪﻳﺎﺑ ﻞﺼﻓ ﻦﻳا يا ﻪﻌﻟﺎﻄﻣ زا ﺪﻌﺑ

بررسي علل تغيير در مصرف انرژي بخش صنعت ايران با استفاده از روش تجزيه

yazduni.ac.ir دانشگاه يزد چكيده: است. ١ -مقدمه

HMI SERVO STEPPER INVERTER

ﻲﺘﻳﻮﻘﺗ يﺮﻴﮔدﺎﻳ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ نآ لﺎﻘﺘﻧا و ﺶﻧاد يزﺎﺳ دﺮﺠﻣ

- 1 مقدمه كنند[ 1 ]:

شماره : RFP تاريخ RFP REQUEST FOR RESEARCH PROPOSAL Q # # ساير باشند. F

هدف: LED ديودهاي: 4001 LED مقاومت: 1, اسيلوسكوپ:

را بدست آوريد. دوران

1. مقدمه بگيرند اما يك طرح دو بعدي براي عايق اصلي ترانسفورماتور كافي ميباشد. با ساده سازي شكل عايق اصلي بين سيم پيچ HV و سيم پيچ LV به

روش محاسبه ی توان منابع جریان و منابع ولتاژ

98-F-TRN-596. ترانسفورماتور بروش مونيتورينگ on-line بارگيري. Archive of SID چكيده 1) مقدمه يابد[

1- مقدمه ماندانا حميدي استفاده از آنها را در طبقهبندي كنندهها آسان كرده است است.

چكيده مقدمه SS7 گرديد. (UP) گفته ميشود. MTP وظيفه انتقال پيامهاي SS7 را User Part. Part هاي SS7 هستند. LI I FSN I BSN F

مجلد 11 شماره 1 مقاله عادي ايران. Q-Learning كليدي: چندعامله. مدلهاي تصادفي يادگيري بازيهاي درباره بالايي الگوريتم

است). ازتركيب دو رابطه (1) و (2) داريم: I = a = M R. 2 a. 2 mg

مريم اسپندار - وحيدحقيقتدوست چكيده 1- مقدمه. ١ Vehicular Anti-Collision Mechanism ٢ Intelligent Vehicular Transportation System

يﺎﻫ ﻢﺘﺴﻴﺳ زا هدﺎﻔﺘﺳا ﺎﺑ (IP) ﺖﻧﺮﺘﻨﻳا ﻞﻜﺗوﺮﭘ رد تﺎﻋﻼﻃا يوﺎﺣ يﺎﻫ ﻪﺘﺴﺑ لﺎﻘﺘﻧا (DWDM)جﻮﻣ لﻮﻃ ﻢﻴﺴﻘﺗ لﺎﮕﭼ هﺪﻨﻨﻛ ﺲﻜﻠﭘ ﻲﺘﻟﺎﻣ يرﻮﻧ ﺮﺒﻴﻓ

* خلاصه

( ) x x. ( k) ( ) ( 1) n n n ( 1) ( 2)( 1) حل سري: حول است. مثال- x اگر. يعني اگر xها از = 1. + x+ x = 1. x = y= C C2 و... و

Aerodynamic Design Algorithm of Liquid Injection Thrust Vector Control

نيمتوان پرتو مجموع مجموع) منحني

چكيده 1- مقدمه درخت مشهد ايران فيروزكوه ايران باشد [7]. 5th Iranian Conference on Machine Vision and Image Processing, November 4-6, 2008

تعيين مدل استاتيكي كولرهاي گازي اينورتري به منظور مطالعات پايداري ولتاژ

آزمایش 1 :آشنایی با نحوهی کار اسیلوسکوپ

No. F-16-EPM مقدمه

Distributed Snapshot DISTRIBUTED SNAPSHOT سپس. P i. Advanced Operating Systems Sharif University of Technology. - Distributed Snapshot ادامه

+ Δ o. A g B g A B g H. o 3 ( ) ( ) ( ) ; 436. A B g A g B g HA است. H H برابر

- 2 كدهاي LDPC LDPC است. بازنگري شد. چكيده: 1. .( .( .finite length Irregular LDPC Codes

98-F-ELM چكيده 1- مقدمه

P = P ex F = A. F = P ex A

آزمایش 8: تقویت کننده عملیاتی 2

O 2 C + C + O 2-110/52KJ -393/51KJ -283/0KJ CO 2 ( ) ( ) ( )

آزمايش (٤) موضوع آزمايش: تداخل به وسيلهي دو شكاف يانگ و دو منشور فرنل

با مصرف توان پايين و نويز كم

3 و 2 و 1. مقدمه. Simultaneous كه EKF در عمل ناسازگار عمل كند.

طراحي و بهبود سيستم زمين در ا زمايشگاه فشار قوي جهاد دانشگاهي علم و صنعت

( ) قضايا. ) s تعميم 4) مشتق تعميم 5) انتگرال 7) كانولوشن. f(t) L(tf (t)) F (s) Lf(t ( t)u(t t) ) e F(s) L(f (t)) sf(s) f ( ) f(s) s.

استفاده از قابليت V2G براي PHEVها را به عنوان رزرو جهت

a a VQ It ميانگين τ max =τ y= τ= = =. y A bh مثال) مقدار τ max b( 2b) 3 (b 0/ 06b)( 1/ 8b) 12 12

بخش غیرآهنی. هدف: ارتقاي خواص ابرکشسانی آلياژ Ni Ti مقدمه

بررسي رابطه ضريب سيمان شدگي و تخلخل بدست ا مده از ا ناليز مغزه و مقايسه ا ن با روابط تجربي Shell و Borai در يكي از مخازن دولوميتي جنوب غرب ايران

خلاصه

مقدمه -1-4 تحليلولتاژگرهمدارهاييبامنابعجريان 4-4- تحليلجريانمشبامنابعولتاژنابسته

BMA Analysis of Distribution Network Faults

D-STATCOM چكيده 1- مقدمه Flexible Alternative Current Transmission System

Eta 100% Zn. Zeta 93-94% Zn. Delta 90-92% Zn. Gamma % Zn. Base steel ساير پوششها: مقايسه پوششهاي گالوانيزه و رنگها:

آزمايشگاه ديناميك ماشين و ارتعاشات آزمايش چرخ طيار.

{hmontazeri, 1- مقدمه


جلسه 3 ابتدا نکته اي در مورد عمل توابع بر روي ماتریس ها گفته می شود و در ادامه ي این جلسه اصول مکانیک کوانتمی بیان. d 1. i=0. i=0. λ 2 i v i v i.

تي وري آزمايش ششم هدف: بررسي ترانزيستور.UJT

مباني اطلاعاتي جي پي اس

11-F-REN-1840 كرمان ايران چكيده - مقدمه: ١ Maximum Power Point Tracking ٢ Incremental Conductance. 3 Model Predictive Control

چک لیست ارزیابی آزمایشگاه های انجام دهنده آزمایشات غربالگری مادران باردار از نظر ابتال جنین به اختالالت کروموزومی

1- مقدمه

نقش نيروگاههاي بادي در پايداري گذراي شبكه

ﻚﻳ ﺯﺍ ﻩﺩﺎﻔﺘﺳﺍ ﺎﺑ ﺖﺳﺩ ﺖﮐﺮﺣ ﺭﻮﺼﺗ ﻡﺎﮕﻨﻫ ﺭﺩ EE G ﻱﺎﻫﻮﮕﻟﺍ ﺺﻴﺨﺸﺗ ﻞﻘﺘﺴﻣ ﯼﺎﻫ ﻪﻔﻟﻮﻣ ﺰﻴﻟ ﺎﻧﺁ ﺮﺑ ﻲﻨﺘﺒﻣ ﺓﺪﻨﻨﻛ ﻱﺪﻨﺑ ﻪﻘﺒﻃ

چكيده مقدمه

ممانعت از مشكلات ناشي از ناپايداري ديواره چاه در يكي از ميادين نفتي فلات قاره ايران

جريان ديفرانسيلي CDBA

چكيده : 1.مقدمه. audio stream

تصاویر استریوگرافی.

آزمايش ارتعاشات آزاد و اجباري سيستم جرم و فنر و ميراگر

Archive of SID. مقدمه. چكيده واژه هاي كليدي: سيگنال ECG تشخيص QRS شناسايي QRS هيستوگرام الكتروكارديوگرام دهد.

خطا انواع. (Overflow/underflow) (Negligible addition)

ازالگوريتم ژنتيك. DTW,Genetic Algorithm,Feature Vector,Isolated Word Recognition دهد.

یک روش بهینه سازی ترکیبی بر مبنای الگوریتم pso برای حل مسئله زمان بندی

مقدمه ميباشد. Q = U A F LMTD (8-2)

چكيده: 1- مقدمه باشد [1] سي. ستم GIS كاربردهاي زيادي در صنعت بهينه. Geographic Information System -

1) { } 6) {, } {{, }} 2) {{ }} 7 ) { } 3) { } { } 8) { } 4) {{, }} 9) { } { }

JSEE چكيده 1- مقدمه. MATLAB و

مقايسه كارايي مدلهاي شبكه عصبي مصنوعي و رگرسيون خطي در پيش- بيني غلظت روزانه منواكسيدكربن بر اساس پارامترهاي هواشناسي

Q [Btu/hr] = GPM x 500 x ΔT [F o ]

تهران ايران چكيده 1- مقدمه UPQC و... مي باشند. همچنين روشهاي كنترلي فيلترهاي

متلب سایت MatlabSite.com

( Δ > o) است. ΔH 2. Δ <o ( ) 6 6

شماره 59 بهار Archive of SID چكيده :

شناسايي تجربي مدل ديناميكي توربين و گاورنر مكانيكي نيروگاه بخاري تبريز

بهره برداري از ريزشبكه با در نظر گرفتن عدم قطعيت منابع تجديدپذير و برنامه پاسخگويي بار

پايدارسازي سيستم قدرت چندماشينه با استفاده از پايدارساز HBB-BC بهينه شده توسط الگوريتم PSS3B

Transcript:

خوشه بندي در شبكه هاي حسگر بي سيم با استفاده از آتوماتاهاي يادگير سلولي محمد احمدي نيا دانشگاه آزاد اسلامي واحد كرمان ايران ahmadna@gmal.com محمدرضا ميبدي دانشكده مهندسي كامپيوتر دانشگاه صنعتي اميركبير تهران ايران mmeybod@aut.ac.r چكيده: شبكههاي حسگر بي سيم كه براي نظارت و كنترل يك محيط خاص مورد استفاده قرار مي گيرند از تعداد زيادي گره حسگر ارزان قيمت تشكيل شدهاند كه به صورت متراكم در يك محيط پراكنده مي شوند. يكي از عمدهترين چالشها در اين نوع شبكهها محدوديت مصرف انرژي است كه مستقيما طول عمر شبكه حسگر را تحت تا ثير قرار مي دهد. خوشه بندي بعنوان يكي از روشهاي شناخته شدهاي است كه بطور گستردهاي براي مواجه شدن با اين چالش مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين مقاله روشي كارا براي خوشه بندي شبكه هاي حسگر بي سيم با استفاده از تكنيك اتوماتاي يادگيرسلولي اراي ه گرديده است. روش اراي ه شده در چند مرحله نودهاي سرخوشه را بر اساس پارامترهاي مختلف مثل ميزان انرژي و تعداد همسايگان و... شناسايي مي نمايد و خوشه هايي متوازن با سر خوشه هايي با انرژي بالاتر نسبت به نودهاي معمولي ايجاد مي نمايد. جهت ارزيابي روش پيشنهادي با استفاده از شبيه ساز J-sm آزمايشاتي انجام گرفته است و روش اراي ه شده با تعدادي از بهترين الگوريتمهاي خوشه بندي مقايسه گرديده است. نتايج شبيه سازي عملكرد مطلوب روش اراي ه شده را نشان مي دهند. واژههاي كليدي: شبكههاي حسگر بي سيم خوشه بندي اتوماتاهاي يادگير سلولي كيفيت سرويس. 1- مقدمه شبكههاي حسگر بي سيم كه براي نظارت و كنترل يك محيط خاص مورد استفاده قرار مي گيرند از تعداد زيادي گره حسگر ارزان قيمت تشكيل شدهاند كه به صورت متراكم در يك محيط پراكنده مي شوند. اطلاعات جمع آوري شده بوسيله حسگرها بايد به يك ايستگاه پايه منتقل شوند. در ارسال مستقيم هر حسگر مستقيما اطلاعات را به مركز مي فرستد. كه به دليل فاصله زياد حسگرها از مركز انرژي زيادي مصرف مي كنند. در مقابل طراحي هايي كه فواصل ارتباطي را كوتاهتر مي كنند مي توانند دوره حيات شبكه را طولاني تر كنند. و لذا ارتباط- هاي چندگامي در اين گونه شبكهها مفيدتر و مقرون به صرفهتر از ارتباطهاي تكگامي هستند. اما در ارتباطهاي چندگامي نيز بيشتر انرژي نودها صرف ايجاد ارتباط با حسگرهاي ديگر ميشود كه منجر به مصرف زياد انرژي در حسگرها ميگردد. يكي از راه حلهاي اين مشكل خوشهبندي گرهها است. خوشه بندي كردن به اين صورت است كه شبكه را به تعدادي خوشه هاي مستقل قسمت بندي مي كنيم كه هر كدام يك سر خوشه دارند كه همه اطلاعات را از گره هاي داخل خوشه اش جمع آوري مي كند. سپس اين سر خوشه ها اطلاعات را مستقيما يا به صورت گام به گام با تعداد گامهاي كمتر و صرفا با استفاده از نودهاي سرخوشه به مركز اصلي ارسال مي كنند. خوشه بندي كردن مي تواند به ميزان زيادي هزينه هاي ارتباطي اكثر گره ها را كاهش دهد. در اين مقاله روشي كارا براي خوشه بندي شبكه هاي حسگر بي سيم با استفاده از تكنيك اتوماتاي يادگيرسلولي اراي ه گرديده است. ادامه مقاله بدين صورت سازماندهي شده است در بخش 2 خلاصهاي از كارهاي انجام شده اراي ه مي گردد. سپس آتوماتاي يادگيرسلولي كه بعنوان استراتژي اصلي يادگيري در الگوريتم پيشنهادي است در بخش 3 باختصار شرح داده ميشود. در بخش 4 الگوريتم پيشنهادي و در بخش 5 نتايج شبيهسازيها ارايه ميگردد. بخش پاياني مقاله نتيجه- گيري ميباشد. 1

- 2 كارهاي انجام شده در اين بخش تعدادي از كارهاي انجام شده در زمينه خوشه بندي در شبكه هاي حسگر بي سيم اراي ه مي گردد: الگوريتم خوشه بندي توزيع شده در [1] نودهارا ثابت و با وزنهاي مقدار داده شده در نظر مي گيرد. الگوريتم خوشه بندي وزن دهي شده چندين خصوصيت را در يك پارامتر تركيب مي كند كه اين پارامتر در خوشه بندي استفاده مي شود. در [2] استفاده از يك درخت پوشا پيشنهاد شده است تا خوشه هاي با خواص مناسب ايجاد گردد. در اين الگوريتم انرژي به عنوان پارامتر اصلي مورد تاكيد قرار نمي گيرد. در[ 3 ] يك الگوريتم خوشه بندي غير فعال براي استفاده در مسيريابي مبتني بر درخواست در شبكه هاي حسگر پيشنهاد گرديده است. در[ 4 ] يك روش خوشه بندي اراي ه گرديده است كه مبتني است بر درجه (متصل بودن) و پايينترين شناسه نود. [5] LEACH يك پروتكل توزيع داده با كاربرد ويژه است كه با استفاده از خوشه بندي عمر شبكه را افزايش مي دهد. در[ 6 ] اراي ه دهنده گان از يك روش خوشه بندي تصادفي شبيه LEACH استفاده كرده اند اما روشي جهت محاسبه مقادير بهينه پارامترهاي الگوريتم از قبل بكار برده اند و از ارسال چند گامي براي ارتباطات درون خوشه اي و بين خوشه اي استفاده نموده اند. در [7] يك ساختار سلسله مراتبي چند سطحي پيشنهاد گرديده است كه سرخوشه ها بر اساس درجه و انرژي باقيمانده شان انتخاب مي گردند. [8] شبكه حسگر را در تعداد ثابتي تكرار با استفاده از درجه نود به عنوان پارامتر اصلي خوشه بندي مي كند. در[ 9 ] نويسنده گان تاثير روش هاي ارتباطي مختلف (تك گامي و چند گامي ( بر روي كارايي پروتكلهاي خوشه بندي را مورد مطالعه قرار مي دهند. پروتكل HEED كه در [10] آمده است يك پروتكل توزيع شده است كه مستقل از نحوه توزيع نودها بر اساس پارامتر اصلي مقدار انرژي باقيمانده سرخوشه ها را انتخاب مي نمايد. در اين پروتكل يك پارامتر دوم نيز مورد استفاده قرار مي گيرد كه مي تواند نزديكي به همسايه باشد. يونيس و همكارانش در [11] درجه نود يا يك معماري مسيريابي سلسله مراتبي بر پايه مدل سه لايه اي اراي ه دادند كه خوشه ها بر اساس فاكتورهاي زيادي از قبيل دامنه ارتباطي تعداد و نوع نودهاي حسگر و مكان جغرافيايي ايجاد مي گردند. [12] در با استفاده از آتوماتاهاي يادگير روشي براي خوشه بندي گره ها معرفي مي گردد كه از انرژي باقيماندة گرهها و تعداد همسايگي براي انتخاب گرههاي سرخوشه استفاده مي كند. 3- آتوماتاهاي يادگير سلولي اتوماتاي يادگير ماشيني با حالات محدود ميتواند تعداد محدودي عمل را انجام دهد. است كه هر عمل انتخاب شده توسط يك محيط تصادفي ارزيابي شده و پاسخي به اتوماتاي يادگير داده ميشود. اتوماتاي يادگير از اين پاسخ استفاده نموده و عمل خود را براي مرحله بعد انتخاب ميكند. در طي اين فرآيند اتوماتاي يادگير فرا ميگيرد كه چگونه بهترين عمل را از بين اعمال مجاز خود انتخاب نمايد. شكل 1 ارتباط بين اتوماتاي يادگير و محيط را نشان ميدهد. β ( n) آتوماتاي يادگير محيط شكل 1 : ارتباط بين اتوماتاي يادگير و محيط آتوماتاي يادگير سلولي آتوماتاي يادگير سلولي نامنظم نامنظم α ( n) :(ICLA) (ICLA) يك يك آتوماتاي يادگير سلولي (CLA) است كه محدوديت ساختار مستطيلي گريد درCLA را ندارد. كاربردهاي زيادي هستند كه نمي توانند با گريد هاي مستطيلي مدل شوند مثل شبكه هاي حسگر بي سيم سيستمهاي ايمني مصنوعي كاربردهاي مربوط به گراف و.... يك ICLA به صورت يك گراف بدون جهت تعريف مي گردد كه هر گره گراف يك سلول را مشخص مي كند كه به يك آتوماتاي يادگير مجهز است. آتوماتاي يادگير در واقع يك سلول مشخص وضعيتش را بر اساس بردار احتمالات اعمالش تعيين مي كند. 2

4- خوشه بندي در شبكه هاي حسگر بي سيم با استفاده از آتوماتاهاي يادگير سلولي در اين بخش قصد داريم يك روش خوشه بندي در شبكه هاي حسگر بي سيم اراي ه دهيم كه از تكنيك آتوماتاهاي يادگيرسلولي استفاده مي نمايد. در اين روش ما فرض مي كنيم كه تمام نودهاي شبكه حسگر يكسانند و هر نود شبكه دو حالت مي تواند داشته باشد: 1) نود سرخوشه 2) CH نود معمولي CN ميزان مصرف انرژي در حالت سرخوشه نسبت به حالت معمولي بالاترمي باشد. در روش پيشنهادي معيارهاي اصلي كه مد نظر قرار مي گيرند عبارتند از: 1) ميزان انرژي مصرفي: بدين صورت كه نودهاي با انرژي بالاتر احتمال سرخوشه شدنشان بالاتر مي رود. در ضمن خوشه هاي توليد شده اندازه متعادلي خواهند داشت. 2) متصل بودن شبكه: جهت متصل بودن شبكه حسگر بايد هر نود معمولي بايد يك نود سرخوشه همسايه داشته باشد كه بتواند داده هايش را بدان ارسال نمايد. الگوريتم پيشنهادي شامل دو فاز مي باشد فاز خوشه بندي و فاز حالت پايدار كه در فاز خوشه بندي با استفاده از تكنيك آتوماتاهاي يادگير سلولي نودهاي حسگر يكي از حالتهاي سرخوشه يا معمولي را انتخاب مي كنند و خوشه ها تشكيل شده و هر نوع معمولي سرخوشه خود را شناسايي مي نمايد. سپس فاز حالت پايدار شروع مي گردد كه در فاز حالت پايدار, نودهاي معمولي براساس برنامه زمانبندي كه سرخوشه براي آنها تعيين نموده است داده هاي جمع آوري شده را به سر خوشه ارسال مي دارند و سر خوشه نيز اطلاعات را به نود سينك مي فرستد. تشريح فازهاي مختلف الگوريتم در ادامه آمده است: فاز خوشه بندي: در اين فاز خوشه ها بايد شكل گيرند و نودهاي سرخوشه مشخص شوند. تعيين نودهاي سرخوشه در دو مرحله انجام مي گيرد. اين فاز خود شامل سه مرحله مي باشد. كه در ادامه اين سه مرحله را شرح مي دهيم: مرحله 1 در مرحله اول خوشه بندى هر نود در پيامي تعداد هسايگانش را اطلاع نودهاى مجاور مي رساند. سپس هر نودي كه نسبت به تمام نودهاي مجاورش بيشترين تعداد همسايه را دارا باشد خودش را به عنوان سرخوشه انتخاب كرده و به اطلاع هسايگانش نيز مي رساند. نودهايي كه در اين مرحله به عنوان سرخوشه انتخاب مي گردند يا در همسايگي نود سرخوسه اي قرار دارند وارد مراحل يادگيري بعدي نمي شوند و وضعيت انها پايدار مي گردد. مرحله 2 در اين مرحله نودهايي كه در مرحله قبل وضعيتشان مشخص نشده است با استفاده از تكنيك آتوماتاهاي يادگيرسلولي نامنظم( ICLA ) وضعيتشان را تعيين مي نمايند. جهت استفاده از اين تكنيك متناظر با شبكه حسگريك آتوماتاهاي يادگيرسلولي نامنظم در نظر مي گيريم كه هر نودي در شبكه كه در مرحله قبل به وضعيت پايدار نرسيده است معادل است با يك سلول در دو سلول درICLA. ICLA در صورتي همسايه اند كه فاصله نودهاي متناظر كمتر از برد ارتباطي باشد. آتوماتاي متناظرهر نود مي تواند يكي از دو الفباي CN, CH را براساس بردار احتمالاتش انتخاب نمايد كه انتخاب CH معادل با سر خوشه شدن نود و انتخاب CN معادل با معمولي در نظر گرفته شدن نود مي باشد. در هر دور آتوماتاي هر نود بر اساس احتمال منتسب به هريك از اعمالش يكي را به طور تصادفي انتخاب مي كند. با هر انتخاب ميزان احتمال سر خوشه شدن نود براساس پارامترهاي مختلف كاهش يا افزايش مي يابد. پارامترهايي كه جهت خوشه بندي در نظر گرفته مي شوند عبارتنداز: 1) ميزان انرژي نود. 2) تعداد همسايه هاي نود. 3) تعداد نودهاي سرخوشه همسايه. به طور كلي مي توان پارامترهاي مذكور را به دو دسته كلي تقسيم بندي نمود: پارامترهاي مربوط به انرژي كه سعي در انتخاب نودهاي با انرژي بيشتر به عنوان سر خوشه دارند و پارامترهاي مربوط به چگونگي و كيفيت زير ساخت خوشه بندي كه اين پارامترها سعي در تشكيل تعداد مناسب خوشه ها و ايجاد خوشه هاي متوازي دارند. به جهت اينكه بتوان اين دو دسته پارامترها را به ميزان دلخواه در تشكيل خوشه ها شركت داد دو ضريب براي اين دو دسته پارامترها در نظر گرفته ايم به گونه اي كه مجموع اين ضرايب برابر با يك مي شود. 3

با توجه به پارامترهاي ذكر شده در بالا با انتخاب هر عمل توسط آتوماتاي نود ميزان احتمال انجام آن عمل تغيير مي يابد. براي پاداش يا جريمه عمل انتخاب شده از روابط( 1 ) و (2) استفاده مي گردد. كه a ضريب پاداش و b ضريب جريمه مي باشد. p( n+ 1) = p( n) + a[1 p( n)] (1) p ( n+ 1) = 1 p ( n+ 1) j p( n+ 1) = (1 b) p( n) p ( n+ 1) = 1 p ( n 1) j (2) در هر دور هر نود پس از انتخاب يك عمل بر اساس روابط β (3) و (4) سيگنال تقويتي β را محاسبه مي نمايد. اگر برابر با يك شود عمل انتخابي با استفاده از رابطه (2) جريمه مي گردد. ( 1 )پاداش دريافت مي كند. و اگر برابر با صفر شود طبق رابطه اگر عمل انتخابي سرخوشه شدن نود باشد( 1 ) ( α) n = β از رابطه (4) بدست مي ايد: مقدار n) ( 0 : w. ψ( n) + w.( λ 2 + τ( n) 2) > 0 (3) e u β() n 1 : otherwse = به طوري كه: e ( n) e ( n) N N µ µ ψ ( n) = λ = e ( n) e ( n) N N µ µ e ميزان انرژي باقيمانده نود در دور nام مي باشد. ( n) N تعداد eµ ميانگين انرژي همسايگان نود و( n ( همسايگان نود و ميانگين تعداد همسايگان نودهاي N µ همسايه نود مي باشد. 1 : α ( n) > 0 τ ( n) = j = 0 1 : N j otherwse α j عمل انتخابي نود j است. ( n) ضريب ثابت پارامتر ثابت w e w u ميزان وزن اختصاص داده شده به انرژي در الگوريتم خوشه بندي است. و ضريب ميزان وزن اختصاص داده شده به پارامترهاي مربوط به كيفيت زير ساخت خوشه بندي مي باشد. اگر عمل انتخاب شده انتخاب نود به عنوان نود معمولي باشد β از رابطه (4) محاسبه مي ( n) مقدار (α ( n) = 0) شود: 1 : w. ψ( n) + w.( λ 2 + τ( n) 2) > 0 (4) e u β() n = 0 : otherwse اين مرحله درچندين دور انجام مي گيرد در هر دور هر نود حسگر براساس بردار احتمالاتش يكي ازوضعيتهاي سر خوشه شدن و سر خوشه نشدن را انتخاب مي كند و يك پيام به صورت پخشي به تمام همسايگان ارسال مي نمايد كه پيام حاوي عمل انتخابي نود ميزان انرژي باقيمانده و تعداد همسايگانش مي باشد. پس از مدت زماني مشخص كه تمام نودها پيامهاي همسايگانشان را دريافت كردند. هر نود به عمل انتخابي اش براساس روابط (1) و (2) پاداش يا جريمه مي دهد و در حقيقت احتمال سر خوشه شدن نود را افزايش يا كاهش مي دهد و در دور بعد نودها براساس احتمال جديد حالت جديدي را انتخاب نموده و عمليات تكرار مي گردد. هر نود كه احتمال سرخوشه شدنش به نزديك صفر يا يك برسد. بر اساس بردار احتمال يك حالت را انتخاب مي كند و به وضعيت پايدار مي رسد. اين الگوريتم به تعداد دفعات معيني ادامه مي يابد. در اين زمان تمام نودها حالتشان را انتخاب نموده و اين مرحله به پايان مي رسد. مرحله 3 پس از مشخص شدن وضعيت نودها و تعيين سرخوشه ها در دو مرحله قبلي نوبت به شكل گيري خوشه ها مي رسد. در اين مرحله نودهاي سرخوشه پيامهايي حاوي موقعيت جغرافيايي شان را به نودهاي همسايه به صورت پخشي ارسال مي نمايند. سپس نودهاي معمولي از بين همسايگان سرخوشه نزديكترين نود را به عنوان سر خوشه انتخاب مي نمايند. جهت ايجاد خوشه هر نود معمولي يك بسته JOIN_PACKET به سر خوشه اش ارسال مي كند و نودهاي سر خوشه با جمع آوري اين بسته ها اعضاي خوشه را شناسايي و خوشه را شكل مي دهند و سپس يك برنامه زمانبندي ايجاد نموده و با ارسال پخشي يك بسته زمانبندي (SCH_PACKET) به اعضاي خوشه زمان ارسال داده هاي هر عضو خوشه را به آنها اعلام مي دارند. فاز حالت پايدار پس از فاز خوشه بندي و تشكيل خوشه ها فاز حالت پايدار شروع مي شود در فاز حالت پايدار نودهاي معمولي به صورت تناوبي و با فواصل زماني مشخص داده هايشان را به نودهاي سر خوشه ارسال مي نمايند و نودهاي سر خوشه نيز داده ها را به نود سينك مي 4

فرستند. جهت جلوگيري از تداخل در ارسال داده ها نودهاي عضو خوشه از يك برنامه زمانبندي جهت ارسال داده ها استفاده مي كنند. نودهاي سر خوشه انرژي بيشتري از بقيه نودها مصرف مي كنند و سرشعتر از بين رفته و شبكه مختل مي گردد. جهت جلوگيري از بوجود آمدن اين مشكل ما از تغيير نودهاي سرخوشه در يك خوشه استفاده مي كنيم. بدين صورت كه هر گاه مقدار انرژي باقيمانده نود سر خوشه از مقدار انرژي نودهاي خوشه بيش از يك حد آستانه بيشتر باشد سر خوشه بودن را به نودي كه بيشترين انرژي را دارا است واگذار مي كنند. 5- شبيه سازي در اين بخش كارايي الگوريتم پيشنهادي با استفاده از آزمايشات مختلف مورد ارزيابي قرار مي گيرد. جهت انجام آزمايشات از نرم افزار شبيه ساز شبكه J-Sm استفاده شده است. در اين آزمايشات نتايج حاصل از عملكرد الگوريتم خوشه بندي پيشنهادي را با الگوريتمهاي خوشه بندي HEED LEACH و Extended HEED و الگوريتم مبتني بر اتوماتاهاي يادگير اراي ه شده در[ 13 ] (ICLA) مقايسه نموده ايم. در شبيه سازي انجام شده محيط حسگري 100 100 متر در نظر گرفته شده است و فرض گرديده است برد راديويي حسگرها 20 متر مي باشد. درضمن انرژي اوليه هريك ازنودهاي حسگر به صورت تصادفي از بازه [2 1.8], انتخاب مي گردد.آزمايشات براي تعداد گره هاي حسگر Nبرابربا 500,400,300,200,100,50 انجام گرفته است وهر آزمايش براي هر تعداد حسگر 10 بار تكرار گرديده است ونتايج حاصل ميانگين نتايج در 10 اجرا مي باشد. مقادير w e w u و را برابر با 0.5 و مقادير آزمايش اول در آزمايش اول هدف مقايسه چگونگي وكيفيت زير ساخت خوشه بندي روش پيشنهادي با روشهاي مورد ارزيابي, مي باشد. كه اين كيفيت بر اساس معيارهاي تعداد سرخوشه ها درصد خوشه هاي خالي و نسبت ميانگين سطح انرژي سرخوشه ها به ميانگين سطح انرژي اعضا مورد ارزيابي قرار مي گيرد. نتايج اين دسته از آزمايشات در اشكال 5 تا 8 نمايش داده شده است. شكل 5 تعداد سرخوشه هاي ايجاد شده در روش پيشنهادي را در مقايسه با روشهاي مورد مقايسه را با تعداد نودهاي مختلف نشان مي دهد. همانگونه كه مشاهده مي گردد تعداد نودهاي سرخوشه ايجاد شده در روش پيشنهادي نسبت به بقيه روشها كمتر مي باشد و تقريبا برابر با روش ICLA مي باشد. شكل 6 شكل : 5 مقايسه تعداد خوشه هاي ايجاد شده در روشهاي مختلف درصد خوشه هاي خالي ايجاد شده و شكل 7 نسبت ميانگين انرژي سرخوشه ها نسبت به ميانگين انرژي نودهاي معمولي در روش خوشه بندي پيشنهادي را در مقايسه با روشهاي ديگر نشان مي دهند. حاكي از عملكرد بهتر روش پيشنهادي مي باشد. كه نتايج شكل 6 : مقايسه درصد خوشه هاي خالي ايجاد شده در روشهاي مختلف خوشه بندي a و b را برابر 0.1 در نظر گرفته ايم. جهت مقايسه عملكرد الگوريتم معيارهاي متفاوتي مد نظر قرار گرفته شده اند. معيارهاي مورد نظر عبارتند از 1 )تعداد خوشه ها 2) درصد خوشه هاي 3) نسبت سطح انرژي ميانگين سرخوشه ها به سطح انرژي ميانگين اعضا 4) طول عمر شبكه. به منظور ارزيابي اين دو دسته معيارها دو نوع آزمايش انجام گرفته است كه در ادامه شرح مي دهيم. 5

شكل 7: مقايسه نرخ ميانگين انرژي سرخوشه ها نسبت به ميانگين انرژي نودهاي معمولي 2 آزمايش دوم در آزمايش شماره طول عمر شبكه كه يكي از معيارهاي اصلي كيفيت سرويس در شبكه هاي حسگر است مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج ارزيابي در شكل 8 نشان داده شده است. مشاهده مي گردد كه طول عمر شبكه در حالتي كه از الگوريتم پيشنهادي استفاده شده است بيشتر از طول عمر شبكه در استفاده از الگوريتمهاي مورد مقايسه مي باشد. شكل 8: مقايسه طول عمر شبكه در روشهاي مختلف خوشه بندي 6- جمع بندي در اين مقاله جهت افزايش طول عمر شبكه هاي حسگر بي سيم كه يكي از پارامترهاي اصلي كيفيت سرويس در شبكه هاي حسگر مي باشد روشي براي خوشه بندي نودها در شبكه هاي حسگر بر اساس ICLA اراي ه گرديد. در اين روش خوشه بندي ما پارامترهاي مختلفي مثل توازن اندازه خوشه ها انرژي خوشه ها و... را مد نظر قرار داديم. نتايج آزمايشات نشان داد كه روش اراي ه شده نسبت به ديگر روشهاي خوشه بندي خوشه هاي متوازنتري ايجاد نموده و طول عمر شبكه را افزايش مي دهد. مراجع [1] S. Basagn, Dstrbuted Clusterng Algorthm for Adhoc Networks, n Internatonal Symposum on Parallel Archtectures, Algorthms, and Networks (I-SPAN),1999. [2] S. Banerjee and S. Khuller, A Clusterng Scheme for Herarchcal Control n Mult-hop Wreless Networks, n Proceedngs of IEEE INFOCOM, Aprl2001. [3] M. Gerla and T. J. Kwon, On Demand Routng n Large Ad Hoc Wreless Networks WCNC,2000. [4] C. R. Ln and M. Gerla, Adaptve Clusterng for Moble Wreless Networks, n IEEE J. Select. Areas Commun., September1997. [5] W. R. Henzelman, A. Chandrakasan, and H. Balakrshnan, An Applcaton-Specfc Protocol Archtecture for Wreless McrosensorNetworks, IEEE Transactons on Wreless Communcatons, vol.1,no.4, pp.660 670, October2002. [6] S. Bandyopadhyay and E. Coyle, An Energy- Effcent Herarchc alclusterng Algorthm for Wreless Sensor Networks, IEEE INFOCOM, Aprl2003. [7] D. Estrn, R. Govndan, J. Hedemann, and S. Kumar, Next Century Challenges: Scalable Coordnaton n Sensor Networks, n Proceedngs of the ACM/IEEE Internatonal Conference on Moble Computng and Networkng (MOBICOM), August 1999. [8] H. Chan and A. Perrg, ACE: An Emergent Algorthm for Hghly Unform ClusterFormaton, n Proceedngs of the Frst European Workshop on Sensor Networks(EWSN), January2004. [9] V. Mhatre and C. Rosenberg, Desgn Gudelnes for Wreless Sensor Networks Communcaton: Clusterng and Aggregaton, Ad-hoc Networks ournal,2004. [10] O. Youns and S. Fahmy, "Dstrbuted Clusterng n Ad-hoc Sensor Networks: A Hybrd, Energy-Effcent Approach", In Proc. of IEEE INFOCOM, March 2004. [11] J. Kulk, W. R. Henzelman, and H. Balakrshnan, Negotaton-Based Protocols for Dssemnatng Informaton n Wreless Sensor Networks, ACM Wreless Networks, vol. 8, no. 2-3, pp. 169 185, 2002. [12] Farajzadeh, N. and Meybod, M. R., "Learnng Automata-based Clusterng Algorthm for Sensor Networks", Proceedngs of 12 th Annual CSI Computer Conference of Iran, Shahd Behesht Unversty, Tehran, Iran, pp.780-787, Feb.20-22,2007. [13] Esnaashar, M. and Meybod, M. R., "A Cellular Learnng Automata based Clusterng Algorthm for Wreless Sensor Networks", Sensor Letters,2008. 6