تجزیه و تحلیل فاصله شارژ مجدد برای شبکه های حسگر بی سیم

[ناهید فتح آبادی]

مصرف انرژی کارآمد مشکل چالش برانگیز در شبکه های حسگر بی سیم است به ویژه هنگام نزدیکی گره سینک که به عنوان مشکل حفره انرژی شناخته می شود. نحوه های مختلفی برای شارژ گره های باتری خالی پیشنهاد شده است تا برای وسایل نقلیه شارژی خاص استفاده شود. تمرکز این مقاله بر روی نحوه شارژ مجدد ساده است که اجازه می دهد یک وسیله نقلیه با شارژ مجدد، در گره سینک مستقر شده و حرکت کند و باتری خالی هر گره را هنگام نقض آستانه شارژ مجدد دوباره پر کند. حداقل فاصله شارژ مجدد توسط وسیله نقلیه شارژ مجدد پوششی است و به عنوان مشکل تسهیل استقرار نشان داده شده است، به ویژه 1-median است. نتایج شبیه سازی جنبه های مختلف نحوه شارژر مجدد را بررسی می کنند که نسخه ارتقا یافته به آستانه شارژ مجدد و میزان انرژی باقی مانده در باتری های گره های شبکه وابسته می باشد. بعلاوه، زمانی که محل قرارگیری سینک برای راه حل مسائل مربوط به مشکل موقعیت مکانی خاص تنظیم شده است، فاصله شارژ مجدد بدون توجه به آستانه شارژ، به حداقل می رسد.

به تازگی شارژ مجدد گره های حسگر بی سیم به عنوان روشی جایگزین برای مقابله با مشکل طول عمر شبکه، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند این امر به علت پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر در شارژ باتری های بی سیم امکان پذیر شده است، از زمان ظهور اولیه آنها تقریبا دو دهه قبل شبکه های حسگر بی سیم رشد چشمگیری را تجربه کرده اند و پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر باعث ایجاد دستگاه های کوچک و ارزان قیمت شده که قادر به سنجش طیف گسترده ای از پدیده های طبیعی و انتقال بی سیم داده های مربوطه هستند. با توجه به اینکه گره های این شبکه ها معمولا دستگاه های کوچک عرضه شده با باتری های کوچک هستند و در حالی که بی سیم می باشند، به طور کلی در غیاب زیرساخت عمل می نمایند و به انرژی تامین شده توسط باتری های محدوده خود بستگی دارند. بنابراین، حتی اگر مصرف انرژی در شبکه های بی سیم اهمیت اساسی داشته باشد، همگرایی حسگرهای خود شدیدتر می شود [8] که عمدتا به علت مشکل حفره انرژی است [9] . به طور خاص، گره های حسگر نیز به عنوان تقویت کننده برای داده تولید شده توسط گره های دیگر عمل می کنند که نیاز به دسترسی به سینک دارند، یعنی گره خاصی که مسئول جمع آوری تمام اطلاعات حساس است. در نتيجه، گره هايي که در نزديکي سينک قرار دارند، مقدار زيادي بار ترافيکی را تقویت مي کنند و در نتيجه مصرف انرژي آنها نسبت به گره هاي ديگري که بار ترافيکی کمتري دارند، افزايش مي يابد. در این مقاله، افزایش مصرف انرژی به علت مشکل حفره انرژی، با اجرای وسیله نقلیه شارژ مجدد بررسی می شود که در زمان درخواست یک یا چند گره حسگر نیازمند پر کردن مجدد باتری است تا قادر به حرکت در شبکه شود. هنگامی که وسیله نقلیه غیر فعال است در گره سینک باقی می ماند و بر اساس درخواست انرژی با توجه به شاخه های کوتاه ترین مسیر حرکت می کند. نحوه شارژ مجدد ساده تحت درخواست ارسالی به گره سینک معرفی شده است تا فرآیند شارژ مجدد را آغاز کند البته اگر سطح باتری گره حسگر زیر آستانه شارژ ثابت باشد. همانطور که در مقاله آمده است، فاصله شارژ مجدد، یعنی فاصله طی شده توسط وسیله نقلیه شارژ مجدد تحت شارژ مجدد، مطابق با مشکل استقرار تسهیل و بخصوص 1-median مستقر می شود[10] . این بخش مهمی است، زیرا مشکلات پرکردن باتری در شبکه های بی سیم به مشکلات استقرار تسهیل مربوط می شود. نتایج شبیه سازی یافته های تحلیلی را تایید می کنند و نشان می دهند که وقتی سینک در راه حل مشکل 1-median قرار دارد، اینجا فرموله می شود سپس فاصله طی شده توسط وسیله نقلیه شارژ شده به حداقل می رسد. برای اهداف شبیه سازی، نمودارهای تصادفی هندسی [11] به عنوان توپولوژی های شبکه حسگر بی سیم مناسب می باشند [12]، حتی اگر یافته های تحلیلی بتوانند به هر نوع توپولوژی دیگری اعمال شوند. همچنین اثر آستانه شارژ مجدد مورد بررسی قرار گرفته است، به ویژه اینکه چگونه آن بر سطح انرژی باتری های گره حسگر و فاصله طی شده توسط وسیله نقلیه شارژ مجدد تاثیر می گذارد. همچنین نشان داده شده است که مقدار آستانه شارژ مجدد بر موقعیت بهینه سینک تاثیر نمی گذارد، بنابراین همانطور که در تجزیه و تحلیل نیز انتظار می رفت حداقل فاصله شارژ مجدد ثابت باقی می ماند. علاوه بر این، این روش ساده با اجازه دادن به دستگاه شارژ مجدد جهت پر کردن باتری گره در طول مسیر گره خاص افزایش می یابد که در ابتدای درخواست شارژ مجدد شروع شده است. همانطور که انتظار می رود، نتایج بهبود یافته و مطابق با تجزیه و تحلیل است

[font=DroidBold]Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)[/font]

[font=DroidBold]Journal : Ad Hoc Networks, Volumes 75–76, June 2018, Pages 80-86[/font]