الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم
شبکه های حسگر بی سیم شامل تعدا زیادی از سنسورهای کوچک است که که می توانند یک ابزار قوی برای جمع آوری داده در انواع محیط های داده ای متنوع باشند. داده های جمع آوری شده توسط هر حسگر به ایستگاه اصلی منتقل می شود تا به کاربر نهایی ارائه می شود. یکی از عمده ترین چالشها در این نوع شبکه ها، محدودیت مصرف انرژی است که مستقیما طول عمر شبکه حسگر را تحت تأثیر قرار میدهد ، خوشه بندی بعنوان یکی از روشهای شناخته شده ای است که بطور گسترده برای مواجه شدن با این چالش مورد استفاده قرار میگیرد.
خوشه بندی به شبکه های حسگر بی سیم معرفی شده است چرا که طبق آزمایشات انجام شده ،روشی موثر برای ارائه ی بهتر تجمع داده ها و مقیاس پذیری برای شبکه های حسگر بی سیم بزرگ است. خوشه بندی همچنین منابع انرژی محدود حسگرها را محافظت کرده و باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می شود.
فهرست مطالب
چکیده1
مقدمه. 2
فصل اول :شبکه ی حسگر بی سیم. 3
مقدمه. 4
بررسی اجمالی مسائل کلیدی.. 6
انواع شبکه حسگر بی سیم. 11
ساختارهای شبکه حسگر بی سیم. 14
ویژگی‌های سخت‌افزاری:17
کاربردهای شبکه ی حسگر بی سیم. 20
عوامل موثر بر شبکه ی حسگر بی سیم. 26
پشته پروتکلی.. 33
نتیجه گیری بخش... 38
فصل دوم :انواع الگوریتم های خوشه بندی.. 39
مقدمه. 40
بررسی کلی خوشه بندی.. 40
الگوریتم های خوشه بندی سلسله مراتبی.. 40
الگوریتم های خوشه بندی طیفی.. 41
الگوریتم های خوشه بندی مبتنی بر شبکه ی گرید. 42
الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر تراکم. 43
الگوریتم های خوشه بندی پارتیشن بندی.. 43
الگوریتم خوشه بندی ژنتیک k-means برای ترکیب مجموعه داده های عددی و قاطعانه. 44
الگوریتم مقیاس.......45
الگوریتم k-means هماهنگ.. 46
مقداردهی k-means با استفاده از الگوریتم ژنتیک.. 47
رویکرد مجموع خوشه ها برای داده های ترکیبی............48
الگوریتم تکاملی ترکیبی.......49
اصلاح جهانی الگوریتم k-means 50
الگوریتم ژنتیک k-means سریع. 50
نتیجه گیری بخش... 52
فصل سوم :الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 53
مقدمه. 54
چالش ها در الگوریتم های خوشه بندی در شبکه ی حسگر بی سیم. 56
فرآیند خوشه بندی.. 58
پروتکل های خوشه بندی موجود. 59
الگوریتم های ابداعی......59
طرح های وزنی.......60
طرح های شبکه ی گرید. 62
طرح های سلسله مراتبی و دیگر طرح ها......64
الگوریتم های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون. 73
مدل ناهمگون برای شبکه های حسگر بی سیم......73
طبقه بندی ویژگی های خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون......75
الگوریتم خوشه بندی برای شبکه های حسگر بی سیم ناهمگون......77
نتیجه گیری بخش... 92
فصل چهارم:بررسی دو الگوریتم خوشه بندی EECS و A-LEACH.. 93
مقدمه. 94
EECS.. 95
نمای کلی مشکلات.. 95
جزئیات EECS. 97
تحلیل EECS. 103
شبیه سازی.. 107
رویکردهای آینده112
A-LEACH.. 113
آثار مربوطه. 113
تجزیه و تحلیل انرژی پروتکل ها115
A-LEACH.. 115
شبیه سازی.. 118
رویکردهای آینده و نتیجه گیری 122
نتیجه گیری.. 123
فهرست اشکال
شکل .1 . طبقه بندی موضوعات مختلف در شبکه ی حسگر بی سیم. 8
شکل .2. ساختار کلی شبکه ی حسگر بی سیم. 16
شکل. 3. ساختار خودکار16
شکل. 4. ساختار نیمه خودکار17
شکل. 5.ساختار داخلی گره ی حسگر. 18
شکل 6. پشته ی پروتکلی.. 34
شکل 7 . نمونه ای از الگوریتم GROUP. 63
شکل .8 . الف )ساختار شبکه ب)شبکه بعد از چند دور78
شکل 9. الف) ساختار شبکه ب) خوشه بندی EDFCM.. 85
شکل 10. سلسله مراتب خوشه در زمینه ی سنجش... 87
شکل 11. دیاگرام شماتیک از مناطق در اندازه های مختلف.. 89
شکل .12. تاثیر هزینه ی سرخوشه ی موردنظر. 102
شکل. 13. پدیده ی شیب در شبکه. 105
شکل.14. الف : توزیع غیر یکنواخت ب : توزیع یکنواخت.. 107
شکل. 15. الف: صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ 108
شکل .16. الف : صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ 109
شکل. 17. الف : صحنه ی معمولی ب: صحنه ی بزرگ.. 110
شکل.18. تعداد خوشه ها در هر دور در EECSو LEACH(صحنه ی 1)111
شکل. 19.الف : صحنه ی معمولی ب : صحنه ی بزرگ.. 112
شکل .20. مدل شبکه ای A-LEACH.. 118
شکل 21. شبکه ی حسگر بی سیم با مدل A-LEACH.. 119
شکل .22. طول منطقه ی ثبات برای مقادیر مختلف ناهمگونی.. 120
شکل 23. تعداد گره های زنده نسبت با دور با m=0.1 و a=1. 120
شکل .24. تعداد گره های زنده نسبت به دور با m=0.3 و a=1. 121
شکل. 25. تعداد گره های زنده نسبت به دور با m=0.5 وa=1. 121
فهرست جداول
جدول 1 .مقایسه ی الگوریتم های خوشه بندی طرح سلسله مراتبی.. 72
جدول.2. مقایسه ی الگوریتم های خوشه بندی.. 91
جدول.3. مفهوم نمادها98
جدول .4 . توصیف حالات یا پیغام ها98
جدول 5 . پارامترهای شبیه سازی.. 107