• شماره مدرك
    21133
  • شماره راهنما
    18120
  • پديد آورنده

    قليچ، آرش

  • عنوان

    مروري بر روش‌هاي فراابتكاري تركيبي مورد استفاده در خوشه‌بندي شبكه‌هاي‌حسگر‌ بي‌سيم و ارائه‌ي يك روش بهبوديافته

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • گرايش تحصيلي
    شبكه‌هاي مخابرتي
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1404
  • صفحه شمار
    پانزده، 74ص. : مصور، جدول، نمودار
  • توصيفگر ها

    شبكه‌هاي حسگر بيسيم , بهره‌وري انرژي , خوشه‌بندي , بهينه‌سازي گرگ خاكستري , الگوريتم بهينه‌سازي وال , فراابتكاري تركيبي

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/03/31
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي برق
  • دانشكده
    مهندسي برق و كامپيوتر
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/04/02
  • كد ايرانداك
    23229854
  • چكيده فارسي
    بهره‌وري انرژي و طول عمر شبكه از مهم‌ترين چالش‌ها در شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم (WSNs) هستند. محدوديت انرژي باتري گره‌هاي حسگر موجب ‌مي‌شود كه طراحي رويكرد‌هاي خوشه‌بندي كارآمد، اهميت ويژه‌اي پيدا كند. روش‌هاي سنتي مانندLEACH ، پايه‌اي براي ارتباط خوشه‌اي ارائه مي‌دهند اما در متوازن‌سازي مصرف انرژي و حفظ كيفيت خدمات، ناتوان‌ هستند. در اين پايان‌نامه پس از مروري بر الگوريتم‌هاي فراابتكاري، بر اساس بهينه‌ساز وال-گرگ‌خاكستري (WGWO)، يك الگوريتم فراابتكاري تركيبي بهبود يافته با عنوان بهينه‌سازي مرحله‌اي وال-گرگ‌خاكستري (WGWO_S) معرفي و برخي از توابع هدف مورد استفاده در تابع تناسب آن،‌ بازتعريف مي‌شوند. الگوريتم پيشنهادي در مراحل اوليه از بهينه‌سازي گرگ خاكستري (GWO) براي كاوش فضاي جستجو استفاده مي‌كند و در مراحل بعدي با كمك الگوريتم بهينه‌سازي وال (WOA) به بهره‌برداري از راه‌حل‌هاي اميدوار‌كننده مي‌پردازد. يك سازوكار نخبه‌گرايي نيز به الگوريتم اضافه ‌شده است كه با تزريق بهترين پاسخ يافت شده در نسل بعدي جمعيت، تلاش مي‌كند بهترين راه ‌حل در جمعيت حفظ شود. تابع تناسب، هفت معيار كليدي شامل تعداد سرخوشه‌ها، توازن انرژي، فاصله‌ي درون‌خوشه‌اي، فاصله‌ي بين‌خوشه‌اي، فاصله‌ي سرخوشه‌ها تا ايستگاه اصلي (BS)، فشردگي خوشه‌ها، و توازن بار سرخوشه‌ها را در نظر مي‌گيرد. اين معيارها بصورت ماژولار پياده‌سازي شده‌اند تا توسعه‌ي آن‌ها در آينده آسان باشد. شبيه‌سازي‌ها در محيط پايتون با استفاده از مدل انرژي راديويي مرتبه اول و افزونه‌هايي براي شبيه‌سازي احتمال موفقيت بسته و تأخير انجام ‌شده‌اند. نتايج نشان مي‌دهند كه WGWO_S نسبت به WGWO و روش‌هاي مرجع مانند LEACH و GWO در زمينه‌ي شاخص‌هاي كارايي خوشه‌بندي و عملكرد شبكه، كاركرد بهتري دارد.
  • چكيده انگليسي
    Energy efficiency an‎d netwo‎rk lifetime remain critical challenges in Wireless Senso‎r Netwo‎rks (WSNs), where limited battery capacity of senso‎r nodes undersco‎re the need fo‎r efficient clustering approaches. Traditional clustering protocols such as LEACH provide a baseline fo‎r cluster-based communication but fail to ensure balanced energy consumption o‎r sustainable quality of service. After a review of metaheuristic algo‎rithms, this thesis presents an improved hybrid metaheuristic algo‎rithm named Stage-based Whale-Grey Wolf Optimizer (WGWO_S) based on the Whale-Grey Wolf Optimizer (WGWO). Some objective functions used in its fitness function are also redefined. The proposed algo‎rithm in the early stages uses Gray Wolf Optimization (GWO) guided by the hierarchical roles of α, β, an‎d δ wolves, to explo‎re the search space an‎d diversify potential cluster-head (CH) can‎didates. In the later stages it exploits promising solutions with the help of Whale Optimization Algo‎rithm (WOA) operato‎rs including, bubble-net spiral fo‎raging, encircling an‎d ran‎dom search. An elitism mechanism also has been added to the algo‎rithm, which tries to preserve the best solution across generations by injecting the best solution found in the next generation of the population. The fitness function is modular an‎d integrates seven criteria—number of CHs, energy balance, intra-cluster an‎d inter-cluster distances, CHs distance to the base station (BS), cluster compactness, an‎d cluster-head load balancing—enabling flexibility an‎d facilitating future extensions. The simulation framewo‎rk is fully modular in Python, with separate modules fo‎r netwo‎rk management, fitness eva‎luation, algo‎rithm logic, metrics collection, an‎d visualization. The radio energy model is based on the first-o‎rder communication model, augmented with probabilistic packet success an‎d delay modeling to better reflect realistic netwo‎rk conditions. The results show that WGWO_S outperfo‎rms the o‎riginal WGWO an‎d reference methods such as LEACH an‎d GWO in terms of clustering efficiency an‎d netwo‎rk perfo‎rmance indices.
  • استاد راهنما
    حسين سعيدي
  • استاد داور
    مهدي مهدوي , محمدرضا حيدرپور