Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu

ÖZDAĞ, Recep

Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu

Recep ÖZDAĞ (Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, 65080, Van, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

0 0

Yıl: 2017 Cilt: 32 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1155 - 1167 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu

Öz:

Ağ yaşam süresi Kablosuz Algılayıcı Ağ (KAA)'ların etkinliğini belirleyen kritik bir faktördür. Askeri ve siviluygulamalarda KAA'ların kapsanmasının sürekliliği açısından hedefleri izleyen algılayıcı düğümlerin pilömürlerinin optimizasyonu ağın yaşam süresinin uzatılmasında önemli bir rol oynar. KAA'ları oluşturan algılayıcıdüğümlerin sınırlı pil ömürleri bulunduğu için algılayıcıların kendi aralarında haberleşmeleri ve ilgili alanıalgılamaları neticesinde enerjileri gittikçe azalır. Nihayetinde düğüm enerjisini tamamıyla tüketerek KAA'nınişlevini yerine getirememesine neden olur. Bu sebeple KAA'ların yaşam sürelerinin optimizasyonu literatürdesıklıkla çalışılan konulardan biri olmuştur.Bu makalede KAA'lardaki hedef kapsama problemine çözüm bulmak için hedeflerin maksimum dört algılayıcı düğüme kadar olan kapsama gereksinimlerinin (1 <= k <= 4) sağlanması şartıyla, düğümlerin dinamik dağıtımları yapılarak ağın yaşam süresinin optimizasyonu amaçlanmıştır. Hedeflerinkapsama gereksinimleri sağlandığı anda düğümlerin kalan pil ömürleri ile ağın yaşam süresinin üst sınırıhesaplanarak ağın ulaşılabilir yaşam süresinin tespiti hedeflenmiştir. Ayrıca algılayıcı düğümlerin dinamikdağıtımlarının yapılmasında meta-sezgisel olan Elektromagnetizma - Benzer (EM) algoritması temel alınmış veenerji verimli yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Bu algoritma ile hesaplanan ulaşılabilir ağ yaşam süreleriliteratürdeki Yapay Arı Kolonisi (ABC) ve Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) algoritmaları ile karşılaştırılmıştır. Ulaşılan benzetim sonuçlarına göre ağın yaşam süresinin üst sınırına ulaşmada geliştirilen algoritmanın dahaoptimum sonuçlar verdiği tespit edilmiştir

Anahtar Kelime:

The optimization of network lifetime with sensor deployment for target coverage problem in wireless sensor networks

Öz:

Network lifetime is a critical factor in determining the effectiveness of Wireless Sensor Networks (WSNs). The optimization of the battery lives of the sensor nodes following the targets in terms of continuity of WSNs coveragein military and civil applications plays an important role in extending the network's lifetime. Since the sensor nodesthat constitute WSNs have limited battery life, the energy of the sensors gradually decreases as a result ofcommunicating among themselves and perceiving field of interest. Ultimately, the node consumes its energycompletely and causes WSN to fail to function. For this reason, the optimization of the lifetime of WSNs has beenone of the most frequently studied topics in the literature.In this article, it was aimed to optimize the lifetime of thenetwork by performing dynamic distributions of the nodes provided that the coverage requirements (1 ≤ k ≤ 4) of the maximum four sensor nodes are met to find solution to the target coverage problem in WSNs. It was aimed todetermine the accessible lifetime of the network by calculating the remaining battery life of the nodes and the upper limit of the network lifetime when the coverage requirements of the targets are met. In addition, ElectromagnetismLike (EM) algorithm, which is meta-heuristic in performing the dynamic distributions of sensor nodes, was takenas a basis, and a new energy-efficient algorithm was developed. The accessible network lifetimes calculated withthis algorithm were compared with the Artificial Bee Colony (ABC) and Particle Swarm Optimization (PSO)algorithms in the literature. According to the obtained simulation results, it was found that the algorithm developedin reaching the upper limit of the network lifetime gave more optimum results

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Özdağ R., The Solution of the k-coverage Problem in Wireless Sensor Networks, 24th Signal Processing and Communications Applications Conference, Zonguldak, Turkey, 873-876, 16-19 May 2016.
2. Chong C.Y., Kumar S.P., Sensor networks: Evolution, Opportunities, and Challenges, Proc. IEEE, 91 (8), 1247-1256, 2003.
3. Mini S., Udgata S.K., Sabat S.L., Sensor Deployment and Scheduling for Target Coverage Problem in Wireless Sensor Networks, IEEE Sens. J., 14 (3), 636- 644, 2014.
4. Chaudhary M., Pujari A.K., Q-coverage Problem in Wireless Sensor Networks, 10th International Conference on Distributed Computing and Networking, Hyderabad, India, 325-330, 3-6 January 2009.
5. Li Y., Gao S., Designing k-coverage Schedules in Wireless Sensor Networks. J. Comb. Opt., 15 (2), 127- 146, 2008.
6. Gu Y., Liu H., Zhao B., Target Coverage with QoS Requirements in Wireless Sensor Networks, The 2007 International Conference on Intelligent Pervasive Computing, Jeju, South Korea, 35-38, 11-13 October 2007.
7. Öztürk C., Karaboğa D., Görkemli B., Artificial Bee Colony Algorithm for Dynamic Deployment of Wireless Sensor Networks, Turk. J. Elec. Eng. Comp. Sci., 20 (2), 255-262, 2012.
8. Öztürk C., Karaboğa D., Görkemli B., Probabilistic Dynamic Deployment of Wireless Sensor Networks by Artificial Bee Colony Algorithm, Sensors, 11 (6), 6056– 6065, 2011.
9. Özdağ R., Karcı A., Sensor Node Deployment Based on Electromagnetism-Like Algorithm in Mobile Wireless Sensor Networks, Int. J. Distrib. Sens. Netw., 2015, 15, 2015.
10. Özdağ R., Karcı A., Probabilistic Dynamic Distribution of Wireless Sensor Networks with Improved Distribution Method based on Electromagnetism-Like Algorithm, Measurement, 79, 66-76, 2016.
11. Okay F.Y., Özdemir S., Improving Coverage in Wireless Sensor Networks Using Multi-objective Evolutionary Algorithms, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (2), 143-153, 2015.
12. Onur E., Ersoy C., Deliç H., Quality of Deployment in Surveillance Wireless Sensor Networks, Int. J. Wireless Inf. Networks, 12 (1), 61-67, 2005.
13. Cheng Z., Perillo M., Heinzelman W.B., General Network Lifetime and Cost Models for Evaluating Sensor Network Deployment Strategies, IEEE Trans. Mob. Comput., 7 (4), 484–497, 2008.
14. Akbas A., Yildiz H.U., Tavli B., Uludag S., Joint Optimization of Transmission Power Level and Packet Size for WSN Lifetime Maximization, IEEE Sens. J., 16 (12), 5084-5094, 2016.
15. Mini S., Udgata S.K., Sabat S.L., Sensor Deployment in 3-D Terrain Using Artificial Bee Colony Algorithm, First International Conference on Swarm, Evolutionary, and Memetic, Chennai, India, 424-431, 16-18 December 2010.
16. Mini S., Udgata S.K., Sabat S.L., Artificial Bee Colony Based Sensor Deployment Algorithm for Target Coverage Problem in 3-D Terrain, International Conference on Distributed Computing and Internet Technology, Bhubaneshwar, India, 313-324, 9-12 February 2011.
17. Udgata S.K., Sabat S.L., Mini S., Sensor Deployment in Irregular Terrain Using Artificial Bee Colony Algorithm, World Congress on Nature Biologically Inspired Computing, Coimbatore, India, 1309-1314, 9- 11 December 2009.
18. Mini S., Udgata S.K., Sabat S.L., A Heuristic to Maximize Network Lifetime for Target Coverage Problem in Wireless Sensor Networks, Ad Hoc Sensor Wireless Netw., 13 (3–4), 251–269, 2011.
19. Liu H., Wan P., Jia X., Maximal Lifetime Scheduling for Sensor Surveillance Systems with K Sensors to One Target, IEEE Trans. Parallel Distrib. Syst., 17 (12), 1526-1536, 2006.
20. Liu H., Jia X., Wan P.J., Yi C.W., Makki S.K., Pissinou N., Maximizing Lifetime of Sensor Surveillance Systems, IEEE/ACM Trans. Networking, 15 (2), 334- 345, 2007.
21. Birbil S.I., Fang S.C., An Electromagnetism-like Mechanism for Global Optimization, J. Global Optim., 25 (3), 263-282, 2003.
22. Canayaz M., Karci A., Cricket Behaviour-based Evolutionary Computation Technique in Solving Engineering Optimization Problems, Appl. Intell., 44 (2), 362-376, 2015.
23. Akyol S., Alataş B., Automatic Mining of Accurate and Comprehensible Numerical Classification Rules with Cat Swarm Optimization Algorithm, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (4), 839-857, 2016.
24. Özdağ R., Karcı A., Elektromagnetizma-Like Algoritması ile Kablosuz Algılayıcı Ağların Olasılıksal Dinamik Dağıtımları, 2nd International Symposium On Innovative Technologies in Engineering and Science, Karabük, Turkey, 368-377, 18-20 June 2014.
25. Özdağ R., Karcı A., A Novel Routing Protocol Based on EM-L Algorithm for Energy Efficiency of Wireless Sensor Networks, 23th Signal Processing and Communications Applications Conference, Malatya, Turkey, 871-874, 16-19 May 2015.
26. Lee C.H., Chang F.K., Lee Y.C., An Improved Electromagnetism-like Algorithm for Recurrent Neural Fuzzy Controller Design, Int. J. Fuzzy Syst., 12 (4), 280- 290, 2010.

APA	ÖZDAĞ R (2017). Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. , 1155 - 1167.
Chicago	ÖZDAĞ Recep Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. (2017): 1155 - 1167.
MLA	ÖZDAĞ Recep Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. , 2017, ss.1155 - 1167.
AMA	ÖZDAĞ R Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. . 2017; 1155 - 1167.
Vancouver	ÖZDAĞ R Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. . 2017; 1155 - 1167.
IEEE	ÖZDAĞ R "Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu." , ss.1155 - 1167, 2017.
ISNAD	ÖZDAĞ, Recep. "Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu". (2017), 1155-1167.

APA	ÖZDAĞ R (2017). Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(4), 1155 - 1167.
Chicago	ÖZDAĞ Recep Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32, no.4 (2017): 1155 - 1167.
MLA	ÖZDAĞ Recep Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.32, no.4, 2017, ss.1155 - 1167.
AMA	ÖZDAĞ R Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(4): 1155 - 1167.
Vancouver	ÖZDAĞ R Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2017; 32(4): 1155 - 1167.
IEEE	ÖZDAĞ R "Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32, ss.1155 - 1167, 2017.
ISNAD	ÖZDAĞ, Recep. "Kablosuz algılayıcı ağlarda hedef kapsama problemi için algılayıcı dağıtımı ile ağın yaşam süresinin optimizasyonu". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 32/4 (2017), 1155-1167.