Turli wsn ilovalari monitoring hududida turli darajadagi qamrovni talab qiladi

Simsiz sensorli tarmoqlarda tugunlarning joylashuvini joylashtirish, tarmoq topologiyasini boshqarish, tarmoq hayotini maksimal darajada optimallashtirish algoritmlari, aniq maqsadli joylashuv uchun turli marshrutlash protokollari va boshqalar tadqiqotchilar uchun katta qiziqish uyg'otadigan tadqiqot mavzulari hisoblanadi.
Turli WSN ilovalari monitoring hududida turli darajadagi qamrovni talab qiladi. Shu sababli, qamrov talablari dastur stsenariysiga ko'ra farqlanadi va joylashtirish strategiyasini ishlab chiqishda birinchi navbatda ushbu asosiy nuqta e'tiborga olinishi kerak. Oddiy qilib aytganda, ma'lum bir monitoring zonasi doirasida kuzatilayotgan hududning qamrov darajasi yoki o'lchami sezish vazifalari uchun rejalashtirilgan tugunlar soniga bog'liq. Shuning uchun, tarmoq qamrovi yechimini o'rnatishda, dastur stsenariysining tabiati va boshqa ba'zi omillarni hisobga olish kerak, masalan, sensor tugunlarining funksionalligi ushbu joylashtirish talablariga javob beradimi. Shu sababli, joylashtirish vazifalarining o'zgaruvchanligini sintez qilib, WSN qamrovini optimallashtirish muammosi, agar joylashtirish usuli bilan tasniflangan bo'lsa, stokastik qamrov va deterministik qamrovga tasniflanishi mumkin. Agar qamrov zonasi turi bo'yicha tasniflangan bo'lsa, uni nuqta qoplamasi, panjara qoplamasi va hududni qoplashga bo'lish mumkin.
Virtual kuch usuli (VFM) klasterga asoslangan yondashuv bo'lib, unda tasodifiy taqsimlangan sensor tugunlari tasodifiy jismoniy joylashuvi asosida klasterlarni hosil qiladi va ulardan biri boshqa tugunlarni boshqarish uchun klaster boshi sifatida tanlanadi. VFM sensorning harakatchanligiga tayanadi, u tugunlarni uzoqlashtirishga yoki qamrovni optimallashtirishga erishish uchun virtual itarish va jozibador kuchlardan foydalanadi. Agar ikkita tugun uzoqda bo'lsa (oldindan belgilangan masofa chegarasidan kattaroq), ular bir-biriga jalb qiladi; agar ular juda yaqin bo'lsa (oldindan o'rnatilgan masofa chegarasidan kam), ular qamrovni oshirish uchun bir-birlarini qaytaradilar. Datchiklar harakat qilishda davom etadi va itaruvchi va jozibador kuchlar teng bo'lganda, ular oxir-oqibat bir-birini bekor qiladi va global muvozanat holatiga etadi. Qoplashni optimallashtirish muammosi qamrov zonasi turiga ko'ra tasniflanadi, ular nuqta qoplamasi, panjara qoplamasi va hududni qamrab olishi mumkin, har bir qamrov turi esa joylashtirish xususiyatlariga qarab turli WSN ilovalarida qo'llaniladi. 1-rasmda tasniflash sxemasi ko'rsatilgan.

1.Nuqta to`plash sxemasi. 2.Nuqtalardan sensorli tugunlarni kuzatish.
3. Kirish va chiqishni kuzatish.

Nuqtalarni qamrab olishning maqsadi 1-rasmda ko'rsatilganidek, ma'lum hudud yoki joylashuvdagi maqsadli nuqtalar to'plamini kuzatishni talab qilishdir. Nuqtalarni qamrab olish sxemasi sensorli tugunlarning aniq joylashishini aniqlashga qaratilgan bo'lib, sensorli tugunlarning cheklangan soniga ega. belgilangan nuqtalarni (maqsadli nuqtalarni) samarali qamrab olishni ta'minlash. Odatda, sensorli tugunlarning raqamlanishi hisobga olinmasa, nuqta qamrovi hududni qamrab olish muammosining alohida holati sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Devor qoplamasi hodisa yoki harakatlanuvchi nishonning harakat traektoriyasini kuzatish va kuzatishni sezish tugunlarini anglatadi. U asosiy maqsad chegarani kuzatish bo'lgan ba'zi joylashtirish stsenariylarida keng qo'llaniladi, masalan, chegarani kesib o'tuvchi yoki himoyalangan hududga kirgan buzg'unchilarni kuzatish. Asosiy talab - 1-rasmda ko'rsatilganidek, panjaradagi datchiklar bilan qoplanadigan maydon tajovuzni aniqlashga qarshi doimiy izolyatsiyaga ega bo'lishi uchun sensorli panjara hosil qilishdir. aniqlanmaslikning minimal ehtimoli. Hududni qamrab olishda asosiy maqsad 1-rasmda ko'rsatilganidek, butun monitoring hududini qamrab olish yoki ushbu bo'shliqdagi barcha nuqtalarni kuzatishdan iborat. joylashgan va hududning qamrovi ko'pincha to'liq qamrab olinadi; butun hudud WSN bilan qoplangan. To'liq qamrov bu hududdagi har bir nuqta kamida bitta sensorli tugun tomonidan sezilishini anglatadi va bu sensor tugunlarining statik joylashishiga erishishga yordam beradi, shu bilan tarmoq qamrovini maksimal darajada oshiradi. Qamrov hududini tasniflash uchun asosiy ma'lumotlar manbai adabiyotdir [14]. Odatda, hududni to'liq qamrab olishga erishish uchun monitoring zonasida minimal miqdordagi sensor tugunlari joylashtiriladi.

Mantiqiy sezish modeli WSN hissi uchun eng oddiy va eng ko'p ishlatiladigan modelga aylandi, chunki u tugunlarni kuzatishdagi noaniqliklarni va jismoniy signallarning zaiflashishini hisobga olmaydi.
Monitoring nuqtasi m qoplanadi yoki seziladi m_j, agar u datchik tugunining sezish diapazonida bo'lsa st. Rasmdagi P - tugunning sezgir radiusi. S sezgi maydoni s ga ega bo'lgan disk sifatida, P ning markazi va radiusi sifatida aniqlanadi. Ehtimollik m monitoring nuqtasini ifodalagan.

Keyin, ikkita tugun orasidagi Evklid masofasi

K eyin ikkita tugun orasidagi Evklid masofasi quyidagicha ifodalanishi mumkin

Sensor tugunlarini klasterlash - bu tarmoqning energiya sarfini maksimal darajada oshiradigan topologiyani boshqarishning samarali usuli. Turli WSN ilovalarida bir nechta klasterlash protokollari qo'llanilgan. Biroq, ushbu protokollarning aksariyati faqat ma'lum bir tarmoqning energiya sarfini kamaytirish yoki muvozanatlash uchun klaster boshlarining optimal to'plamini tanlashga qaratilgan bo'lib, tarmoq maydonini qanday samarali qoplashni e'tiborsiz qoldiradi. Shu maqsadda adabiyotlarda [74] keng tarqalgan ishlatiladigan energiya iste'moli modeli tasvirlangan, ya'ni tenglamalar (4) va (5).

Yuqoridagi tenglamadan model ideal holat modelidir va energiya iste'moli vaqtini hisobga olmaydi. WSN quvvat sarfini hisoblash uchun diskret radio modelini aniqroq qilish va uzatish uchun sensor tugunlari orasidagi qaysi aloqalar mavjudligini aniqlash uchun simsiz qabul qiluvchining ma'lumotlar varag'iga asoslangan energiya iste'moli modeli quyidagicha ifodalanishi mumkin:

Qora bilan belgilangan FSR simuliyatsiya modelida malumot yuborish grafigi.

Qizilda bilan belgilangan DSFSR simuliyatsiya modelida ko`proq masofaga ma’lumot yuborgani tasvirlangan

Bir xil vaqtda ko‘p masofani egallashi

Har bir simulyatsiya qilingan tajriba uchun biz o'rtacha eksperimental ta'sirni hisoblash uchun simuliyatsiya va ehtimolik nazariyalaridan foydalandik.
guruhida idrok yordamida mahalliylashtirish va vaqtni samarali guruhda idrok etishda mahalliylashtirishda 4 va 5 algoritmlarini mos ravishda 100 marta ishlatdik.
Ishtirokchining tarmoqqa kirish vaqtini ushbu tarmoqdagi sensorni mahalliylashtirishga yordam beradigan vaqtga o'rnatamiz. Bundan tashqari, biz ko'proq oldindan ishlov berishimiz kerak, masalan, hech qanday ishtirokchi traektoriyasi bilan aloqada bo'lmagan sensorlarni olib tashlash va yordamchi mahalliylashtirish vaqti uchun barcha etishmayotgan sensor-ishtirokchi juftliklarini to'ldirish. Barcha algoritmlar, oldindan ishlov berish va simulyatsiya tajribalari Pythonda amalga oshirildi.


Xulosa
Tarmoq ma'lumotlari ko'pincha uzatish jarayoniga ta'sir qiluvchi ba'zi beqaror tashqi omillarga duch kelganligi sababli, bu ta'sirlar ko'p marta ma'lumotlarni uzatish samaradorligini pasaytiradi. Murakkab tarmoq muhiti uchun xavfsiz va ishonchli ma'lumotlarni uzatish modeli yaratilgan bo'lib, u xavfsiz va ishonchli ma'lumotlarni uzatishni ta'minlash uchun haqiqiy talablarni birlashtiradi. Model tugun yo'lini tanlash usulida energiya, tugun masofasi, ma'lumotlarning ortiqchaligi va havola xavfsizligini hisobga oladi va chumolilar koloniyasi algoritmiga asoslangan aqlli, xavfsiz, samarali va mustahkam ma'lumotlarni uzatish yo'lini mustahkam optimallashtirish algoritmini taqdim etadi. Algoritm kuchliroq mustahkamlikka ega tez birlashtiruvchi global optimallashtirish algoritmidir. Ushbu maqolada taklif qilingan heterojen tarmoq topologiyasini optimallashtirish algoritmi heterojen ma'lumotlarni uzatish talablarini maksimal darajada oshirishi mumkin. 4-bobda simsiz sensorlar tarmog'idagi tugunlar heterojen bo'lib, bu tugunlar turli funktsiyalarga va turli xil boshlang'ich energiyaga ega. Algoritmni amalga oshirish maxsus uch bosqichga bo'lingan: turli qatlamlardagi rele tugunlarini nisbatlarga ko'ra tanlash, turli qatlamlardagi tugunlar uchun turli xil boshlang'ich energiyalarni o'rnatish va mahalliy daraxtni qayta qurish va nihoyat, heterojen tarmoq topologiyasi o'rnatiladi. uch bosqichni sozlash. Xuddi shu simulyatsiya shartlari va simulyatsiya parametrlari ostida ushbu maqolada taklif qilingan algoritmning simulyatsiya natijalari yuqori ko'rsatkichlarga ega va tarmoqdagi tugunlarning energiya sarfini samarali ravishda kamaytirishi mumkin.