طراحی یک شبکه‌ی ارتباطی با قابلیت اطمینان از پیش‌تعریف‌شده با استفاده از یک الگوریتم تکرارشونده در شبکه‌های حسگر بی‌سیم زیرآب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

امرزه مزایای تجاری و اقتصادی بیشماری از اعماق دریاها و اقیانوس‌ها قابل حصول است. بدیهی است که در راستای بالفعل کردن هر چه بیشتر این مزایا باید بتوان به شکل برخط بر این پهنه‌های آبی نظارت نمود و با تصمیم‌گیری‌های مناسب بر آن‌ها تأثیر گذاشت. یکی از فناوری‌هایی که می‌تواند در این راستا مورد استفاده قرار گیرد، شبکه‌‌ی حسگر بی‌سیم زیرآبی است. با توجه به گستردگی محیط‌های تحت پوشش و نیازمندی‌هایی مثل قابلیت اطمینان بالا و تأخیر کم، طراحی بهینه این شبکه با پیچیدگی بسیاری مواجه است.
هدف این پژوهش ارائه‌ی روشی برای طراحی بهینه یک شبکه‌ی بی‌سیم زیرآبی جهت تحقق قابلیت اطمینان قابل قبول است. ایده‌ی این مقاله برای کاهش پیچیدگی، تقسیم مسئله به دوقسمت و حل تکرارشونده آن است. در قسمت اول با استفاده از یک مسئله مبتنی بر برنامه‌ریزی خطی، یک شبکه از روترها برای پوشش کل حسگرها ساخته خواهد شد و در قسمت دوم و به شکل تکرارشونده، روترهای افزونه به شبکه ارتباطی اضافه می‌شوند تا شبکه به قابلیت اطمینان مورد نظر برسد. مسئله دوم ضمن متعادل کردن درجه‌ روترها در گراف شبکه، سعی دارد بیشترین یال را به آن اضافه کند تا از این طریق قابلیت اطمینان شبکه بیشینه شود. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند در زمانی قابل قبول، قابلیت اطمینان شبکه را به شکل قابل توجهی بهبود دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Designing a Communication Network for Underwater Wireless Sensor Networks with Acceptable Reliability Using an Iterative Algorithm

نویسندگان [English]

  • masoud shokrnezhad
  • majid yosefi
چکیده [English]

Nowadays, numerous economic benefits can be obtained from oceans and seas. It is obvious that to realize these benefits, the areas should be monitored in a real-time manner. One of the technologies that can be used in this regard is the Underwater Wireless Sensor Network (UWSN). Due to the extent of the areas targeted to cover by UWSNs and the performance goals such as high reliability and low latency, designing a communication network to collect underwater sensors data is optimally complex. This study aims to provide a way to design an overlay network of relays to achieve acceptable reliability in acceptable time. To reduce the complexity, the idea of the current work is to divide the problem into two sub-problems and solve them iteratively. In the first dub-problem, using a formulation based on linear programming, a network of routers will be built to cover all the sensors. In the second sub-problem, more routers are iteratively added to the communication network to ensure the required reliability threshold. In this sub-problem, while balancing the degree of routers in the network graph, it is aimed to maximize the number of network links. Simulations results show that the proposed method can significantly improve network reliability in acceptable time.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Underwater wireless sensor networks
  • network design
  • Sensor Placement
  • Reliability
  • Optimization
  • Linear Programming