شکل۵-۷:بسته ارسال اطلاعات توسط حسگرهای شناسایی کننده هدف
تعریف ۱۳- پیام انتخاب حسگرهای شایسته توسط خوشه‌های همسایه: این پیام توسط حسگر سرخوشه جاری به منظور انتخاب سه حسگر که هدف در برد حسی آنها قرار دارد به حسگرهای سرخوشه همسایه ارسال می‌گردد. ساختار پیام در شکل۵-۸ نشان داده شده است. این بسته شامل بخش­های زیر می‌باشد.
Type: نوع پیام را نشان می‌دهد.
HC: تعداد گام‌های پیموده شده توسط پیام را نشان می‌دهد.
CHID: شماره حسگر سرخوشه ایجادکننده این پیام را نشان می‌دهد.
Destination CHID: شماره حسگر سرخوشه دریافت‌کننده این پیام را نشان می‌دهد.
Number of sensor needed(تعداد حسگرهای شایسته مورد نیاز): تعداد حسگرهای شایسته به غیر از حسگرهای شایسته موجود در برد حسگر سرخوشه CHID را نشان می‌دهد.
TD(توصیف‌کننده هدف مورد شناسایی): مشخصات هدف مورد شناسایی را نشان می‌دهد.

Type

HC

CHID

Destination CHID

Number OF Sensor Needed

TD

شکل۵-۸: بسته پیام انتخاب حسگرهای شایسته توسط خوشه‌های همسایه
۵-۲-۲- فرضیات الگوریتم پیشنهادی
در الگوریتم پیشنهادی فرض گردیده است که اهداف همیشه از خارج شبکه وارد می‌شوند و در داخل هدفی تولید نمی‌گردد و حسگرهای شبکه بر اساس وظایفشان به دو دسته حسگرهای مرزی و حسگرهای معمولی شبکه تقسیم گردیده‌اند که چیدمان حسگرها در شکل۵-۹ نشان داده شده است.
حسگرهای مرزی^[۷۳]
حسگرهایی هستند که در مرز شبکه قرار دارند و برای شناسایی هدف در اولین مرتبه استفاده می‌گردند، بنابراین این حسگرها همیشه در حالت فعال قرار دارند. همچنین فرض گردیده است که این حسگرها به منظور بدست آوردن موقعیت خود به سیستم GPS مجهز می‌باشند. لازم به ذکر است که حسگرهای مرزی فقط در مرز شبکه مستقر می‌باشند و حسگرهای مرزی با حسگرهای مرزی بین خوشه‌ها متفاوت می‌باشند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

حسگرهای معمولی شبکه
حسگرهایی هستند که در مرز شبکه قرار ندارند و تمام این حسگرها دارای مشخصات یکسانی هستند و به وسیله سیستم GPS می‌توانند موقعیت خود را بدست آورند. کانال‌های ارتباطی و حسی این حسگرها در حالت خواب قرار دارند.کانال ارتباطی در زمان‌های مشخصی به منظور پیام بیدارباش را دریافت می‌کنند. در صورت دریافت پیام شناسایی هدف، حالت حسگر به حالت فعال تغییر پیداکرده و شروع به حس کردن محیط اطراف خود برای مدت زمان از پیش تعیین‌شده، می‌کند.

شکل۵-۹: مدل شبکه: دایره‌ها نشان‌دهنده حسگرهای مرزی، مربع‌ها نشان‌دهنده حسگرهای عضو خوشه و شش ضلعی‌ها نشان‌دهنده حسگرهای سرخوشه است.
علاوه بر موارد ذکرشده در معماری یک گره حسگر زیرسیستم‌های گوناگونی وجود دارند که با همکاری هم می­توانند محیط پیرامون خود را حس کرده محاسبات لازم را انجام می‌دهد و نتیجه را به حسگر یا حسگرهای مورد نظر ارسال می‌کند. این زیرسیستم‌های شامل زیرسیستم‌های حسی، پردازشی و مخابراتی می­باشند.
زیرسیستم حسی(واحد پردازشی) دارای یک یا چند حسگر می‌باشد که عمل نمونه‌برداری از محیط پیرامون را انجام می‌دهد. ممکن است که یک شبکه حسگر کاربردی خاص داشته باشد که طی آن نیازمند گرفتن نمونه‌هایی از جنس‌های مختلف از فضای اطراف باشد پس نیازمند حسگرهایی از نوع‌های مختلفی است.
زیرسیستم پردازشی شامل یک پردازنده یا ریزکنترلر است. اگر دارای ریز پردازنده باشد نیازمند یک سیستم حافظه نیز است تا از آن برای ذخیره‌سازی داده‌های خروجی از زیرسیستم حسی و دستورات مورد نیاز برای پردازش آن‌ها و بسته‌های داده ارسالی به دیگر حسگرها و یا دریافتی از آن‌ها استفاده کند.
زیرسیستم مخابراتی برای ارسال و دریافت پیام در شبکه بکار می‌رود. این زیرسیستم برای تبادل داده از انرژی نسبتا بیشتری نسبت به دو زیرسیستم دیگر استفاده می‌کند. انرژی مصرفی توسط زیرسیستم مخابراتی تقریبا ۳۱ برابر انرژی مصرفی در زیرسیستم حسی می‌باشد. بنابراین یکی از راه‌های موثر برای کاهش مصرف توان در شبکه حسگر بی­سیم کاهش دادن تعداد پیام‌های تبادلی در شبکه می‌باشد[۲۳].
در طرح کلی الگوریتم پیشنهادی به منظور مصرف بهینه انرژی در شبکه، ابتدا فرض می‌شود که تمام حسگرهای حسگر در شبکه در حالت خوابیده بسر می‌برند. حسگری که در این حالت بسر می‌برد زیرسیستم حسی خود را به حالت کاملاً خاموش می­برد و زیرسیستم پردازشی حسگر نیز در حالت کاملا غیرفعال است و هیچ‌گونه اطلاعاتی به حسگرهای دیگر توسط زیرسیستم مخابراتی این حسگر ارسال نمی‌گردد و فقط می‌تواند در زمان‌های مشخصی پیام‌ها را دریافت کند. این حالت کم مصرف ترین حالتی است که یک حسگر می‌تواند در آن باشد.
به منظور اینکه عمل بیدارسازی یک حسگر خوابیده ممکن باشد باید زیرسیستم مخابراتی آن حسگر به صورت متناوب روشن و خاموش شود. این امر نیز برای کاهش مصرف انرژی تا جایی که ممکن است با فاصله زمانی طولانی انجام می‌گردد که عمل بیدارسازی از طریق ارسال یک پیام توسط یک حسگر مبدا به یک حسگر خوابیده انجام می­گردد.
حالت بعدی که مورد بررسی قرار می‌گیرد حالت تشخیص است. در این حالت زیرسیستم‌های حسگر روشن‌شده و حسگر به حالت فعال می‌رود. در این حالت زیرسیستم حسی روشن‌شده و اقدام به نمونه‌برداری از محیط پیرامون خود می­ کند. منظور از نمونه‌برداری ثبت یکسری از اطلاعات مورد نظر از فضای پیرامون حسگر است. این اطلاعات می‌تواند داده‌هایی درباره دما، حرکات مکانیکی و یا صوت و تصویر باشد. بسامد نمونه‌برداری بستگی زیادی به نوع کاربرد مورد نظر در شبکه حسگر بی‌سیم دارد. البته سرعت حرکت هدف نیز می‌تواند در سرعت نمونه‌برداری تاثیر مستقیم داشته باشد. برای مثال اگر هدف با سرعت بالایی حرکت کند نمونه‌برداری باید آن قدر سریع باشد که بتوان از هدف به اندازه مورد نیاز نمونه‌برداری شود. از همین خاصیت می‌توان برای تنظیم میزان مصرف توان زیرسیستم حسی با توجه به نیاز شبکه بهره برد.
حالت دیگری که یک حسگر می‌تواند آن را اختیار کند حالت انتخاب سرخوشه است. تمام حسگرهای نامزد سرخوشه شدن به این حالت وارد می‌شوند تا در فرایند انتخاب سرخوشه شرکت کنند. وقتی حسگری به عنوان سرخوشه انتخاب شد در این حالت کار می‌کند و باید وظایف مخصوص یک سرخوشه را انجام دهد. اگر حسگر به عنوان یک حسگر عضو برای یک خوشه انتخاب شود به حالت عضو خوشه می‌رود و فقط در موقع مورد نیاز محیط پیرامون خود را شناسایی می‌کند.
در الگوریتم پیشنهادی فرض می‌گردد که هر کدام از حسگرهای معمولی شبکه دارای مشخصات یکسانی می‌باشند و به صورت تصادفی با توزیع یکنواخت در میدان مورد نظر پخش گردیده‌اند. در الگوریتم پیشنهادی هر کدام از حسگرهای معمولی شبکه دارای دو برد نرمالی برابر با r و برد حداکثری برابر با R می‌باشند و با توجه به آن نسبت انرژی مصرفی توسط برد نرمال و برد حداکثری برابر با r²/R² می‌باشد. ثابت می‌گردد که در صورتی که حسگرها به صورت تصادفی با توزیع یکنواخت در دو جهت x وy توزیع شوند، تعداد حسگرهای موجود در یک شبکه به مساحت A(m²) از توزیع پواسن با ریت λA تبعیت خواهد کرد که متوسط تعداد حسگر در واحد سطح(چگالی حسگرها) است. بنابراین احتمال پوشش یک نقطه دلخواه توسط حداقل سه حسگر از رابطه۵-۱ بدست می‌آید[۲۲].

(۵-۱)

۵-۳- معماری الگوریتم پیشنهادی