КЛАСТЕРИЗАЦІЯ БЕЗДРОТОВОЇ СЕНСОРНОЇ МЕРЕЖІ НА ОСНОВІ ГЕНЕТИЧНОГО АЛГОРИТМУ

Анотація

У статті розглянуто вирішення важливої науково-практичної задачі підвищення
терміну служби бездротової сенсорної мережі як частини розподілених інформаційних систем. Бездротові сенсорні мережі (БСМ) - є однією з невід'ємних складових частин сучасних розподілених інформаційних систем і являють собою мережі пакетної передачі даних, об'єднаних безліччю локально
розкинутих інтелектуальних сенсорних пристроїв, які складаються з мікроконтролера, набору датчиків, елемента живлення та приймально-передавального модуля. Такі мережі знаходять широке
застосування при контролі навколишнього середовища, в охоронних системах і ін. І служать для
отримання необхідної інформації (наприклад, температури, вологості, сейсмічних даних та ін.), яка
потім передається на базову станцію для подальшої обробки. Основним параметром БСМ є термін
служби мережі, який багато в чому визначається енергетичними ресурсами. Сенсорна мережа повинна мати достатній для задоволення поставленого завдання термін служби, наприклад, кількох
місяців або кілька років. Обмеження на енергетичні ресурси призводять до того, що мережа повинна припускати низьке енергоспоживання. Для вирішення проблеми енергоспоживання розробляються протоколи маршрутизації, що використовують різні топології мережі. У статті для підвищення
терміну служби бездротової сенсорної мережі запропоновано удосконалений підхід до формування
кластерної структури мережі, який поєднує переваги генетичного алгоритму, що виконується за
загальноприйнятою схемою, і метод k-середніх, який служить для початкової ініціалізації популяції
в генетичному алгоритмі. Такий підхід дозволяє збільшити швидкість роботи алгоритму кластеризації, зробити його менш залежним від початкових даних. Для зменшення внутрікластерного і межкластерного відстаней, використовується індекс Девіда-Болдвіна в якості функції придатності. На
основі запропонованого методу кластеризації розроблено протокол KGACVI. Результати моделювання показують, що розроблений протокол KGACVI, що використовує запропонований алгоритм
кластеризації показав кращі результати, ніж порівнювані протоколи (SEP, IHCR і ERP) при порівнянні терміну служби мережі при різній кількості різнорідних вузлів за рахунок зменшення витрати
енергії при передачі даних від вузла до базової станції.