بانک نمونه سوالات درسی و دانشگاهی
بانک نمونه سوالات درسی و دانشگاهیبانک نمونه سوالات درسی و دانشگاهی
بانک نمونه سوالات درسی و دانشگاهیکد متلب شبیه سازی پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه حسگر بیسیم
کد متلب شبیه سازی پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه حسگر بیسیم
توضیحات:
کد متلب شبیه سازی پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه حسگر بیسیم، همراه با مقاله انگلیسی مرجع مربوط به سال 2013.
این فایل شامل شبیه سازی مقاله ای با عنوان یک پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه های حسگر بیسیم (WSN) در محیط نرم افزار متلب (Matlab) می باشد.
کد متلب شبیه سازی پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه حسگر بیسیم، همراه با مقاله انگلیسی مرجع مربوط به سال 2013.
این فایل شامل شبیه سازی مقاله ای با عنوان یک پروتکل آگاه از انرژی ناهمگن در شبکه های حسگر بیسیم (WSN) در محیط نرم افزار متلب (Matlab) می باشد.
عنوان انگلیسی مقاله مرجع:
Heterogeneous LEACH Protocol for Wireless Sensor Networks
شبکه های حسگر بی سیم (WSN) ، شبکه هایی هستند با تعدادی از دستگاههای پردازشی کوچک بنام حسگر (sensor) . در یک سیستم شبکه ای به این دستگاه پردازشی کوچک گره (Node) اطلاق می شود .گره ها، دارای امکاناتی شامل CPU (برای پردازش داده ها)، حافظه (برای ذخیره سازی داده ها)، باتری (برای تامین انرژی) و فرستنده و گیرنده (برای دریافت و ارسال سیگنال و یا داده ها را از یک گره به دیگر) هستند. گره ها در یک فرایند مشارکتی اطلاعات دریافتی از یکدیگر و یا محیط پیرامون خود(مثل امواج، حرارت،اطلاعات جغرافیایی،عناصر آلاینده محیطی و...) را بصورت گزارشهایی به یک مرکز پردازش به نام ایستگاه پایه ارسال میکنند.
از آنجا که طراحی و عملی ساختن این فرایند انتقال و دریافت مستلزم مصرف مقدار زیادی از انرژی در راستای پردازش داده ها، طراحی پروتکل ها و برنامه های کاربردی برای چنین شبکه ایست ، جهت تداوم طول عمر شبکه از روشها و پروتکلهای آگاه از انرژی (energy-aware) بهره برده میشود. در مقاله لاتین مرجع مربوط به این شبیه سازی، یک پروتکل ناهمگن (Heterogeneous) از نقطه نظر انرژی بر پایه پروتکل LEACH، در تقابل و مقایسه با پروتکل پایه مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی توزیعی LEACH (خوشه بندی سلسله مراتبی کم انرژی تطبیقی) که سیستمی از نوع همگن (homogeneous) میباشد ، ارائه شده است،. سپس تاثیر ناهمگنی در انرژی گره، در طولانی تر کردن طول عمر شبکه حسگر بسیسم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. به استناد بررسیهای انجام شده در مقاله مرجع ،نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم LEACH ناهمگن پیشنهادی، مصرف انرژی و افزایش طول عمر کل شبکه های حسگر بی سیم را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
این شبیه سازی به صورت یک mfile بر پایه مقاله مرجع پیوستی لاتین ، با استفاده از نرم افزار MATLAB با 283 خط کدنویسی طراحی، پیاده سازی و با موفقیت آزمایش شده است.برای اجرا کافی است فایل mfile برنامه را به دایرcurrent directory متلب کپی کرده و اجرا نمایید ، نتایج بصورت گرافیگی نمایش داده میشود.. قطعه کدها دارای کامنت انگلیسی میباشد.
بعنوان پیشنیاز ، آشنایی با اصول کلی برنامه نویسی و همچنین دستورات و توابع عمومی متلب برای فهم کدهای برنامه مورد نیاز و کافی میباشد. مفاهیم اساسی مورد بحث، بطور مشروح در مقاله مرجع ذکر شده است، لذا مطالعه دقیق مقله مرجع برای درک بهتر توصیه میشود.
از آنجا که طراحی و عملی ساختن این فرایند انتقال و دریافت مستلزم مصرف مقدار زیادی از انرژی در راستای پردازش داده ها، طراحی پروتکل ها و برنامه های کاربردی برای چنین شبکه ایست ، جهت تداوم طول عمر شبکه از روشها و پروتکلهای آگاه از انرژی (energy-aware) بهره برده میشود. در مقاله لاتین مرجع مربوط به این شبیه سازی، یک پروتکل ناهمگن (Heterogeneous) از نقطه نظر انرژی بر پایه پروتکل LEACH، در تقابل و مقایسه با پروتکل پایه مسیریابی مبتنی بر خوشه بندی توزیعی LEACH (خوشه بندی سلسله مراتبی کم انرژی تطبیقی) که سیستمی از نوع همگن (homogeneous) میباشد ، ارائه شده است،. سپس تاثیر ناهمگنی در انرژی گره، در طولانی تر کردن طول عمر شبکه حسگر بسیسم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. به استناد بررسیهای انجام شده در مقاله مرجع ،نتایج شبیه سازی نشان می دهد که سیستم LEACH ناهمگن پیشنهادی، مصرف انرژی و افزایش طول عمر کل شبکه های حسگر بی سیم را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.
این شبیه سازی به صورت یک mfile بر پایه مقاله مرجع پیوستی لاتین ، با استفاده از نرم افزار MATLAB با 283 خط کدنویسی طراحی، پیاده سازی و با موفقیت آزمایش شده است.برای اجرا کافی است فایل mfile برنامه را به دایرcurrent directory متلب کپی کرده و اجرا نمایید ، نتایج بصورت گرافیگی نمایش داده میشود.. قطعه کدها دارای کامنت انگلیسی میباشد.
بعنوان پیشنیاز ، آشنایی با اصول کلی برنامه نویسی و همچنین دستورات و توابع عمومی متلب برای فهم کدهای برنامه مورد نیاز و کافی میباشد. مفاهیم اساسی مورد بحث، بطور مشروح در مقاله مرجع ذکر شده است، لذا مطالعه دقیق مقله مرجع برای درک بهتر توصیه میشود.
پیاده سازی مسیریابی درون خوشه ای در شبکه های حسگر بیسیم
پیاده سازی مسیریابی درون خوشه ای در شبکه های حسگر بیسیم
توضیحات:
کد متلب پیاده سازی مسیریابی درون خوشه ای در شبکه های حسگر بی سیم با هدف بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، همراه با مقاله انگلیسی مرجع مربوط به سال 2010.
شبکه های حسگر بیسیم (WSN) تکنولوژی در حال پیشرفت است که پیش بینی میشود تغییرات زیادی در زندگی انسان بوجود آورد. این تکنولوژی از سنسورهای کوچک تشکیل شده که به صورت بی سیم در محیط پراکنده شده است. با توجه به ماهیت بی سیم و داشتن محدودیت طول عمر (باطری) چالش های بسیاری برای محققان این حوزه از فناوری وجود دارد.
عنوان مقاله مرجع:
کد متلب پیاده سازی مسیریابی درون خوشه ای در شبکه های حسگر بی سیم با هدف بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم (WSN)، همراه با مقاله انگلیسی مرجع مربوط به سال 2010.
شبکه های حسگر بیسیم (WSN) تکنولوژی در حال پیشرفت است که پیش بینی میشود تغییرات زیادی در زندگی انسان بوجود آورد. این تکنولوژی از سنسورهای کوچک تشکیل شده که به صورت بی سیم در محیط پراکنده شده است. با توجه به ماهیت بی سیم و داشتن محدودیت طول عمر (باطری) چالش های بسیاری برای محققان این حوزه از فناوری وجود دارد.
عنوان مقاله مرجع:
Energy Aware Intra Cluster Routing for Wireless Sensor Networks
در این پیاده سازی روشی کارآمد برای مسیریابی درون خوشه ای آگاه از انرژی (EAICR) با هدف بهینه سازی الگوریتم پایه’ LEACHبا نرم افزار متلب شبیه سازی و در قالب یک mfile و با 199 خط کدنویسی طراحی و با موفقیت آزمایش شده است..به استناد مقاله مرجع ، افزایش بهره وری انرژی تا 17٪ وافزایش طول عمر شبکه تا 12٪ نسبت به الگوریتم معروف مسیریابی چند جهشی تثبیت گردیده است.از سایر ویژگیهای این کد پیاده سازی میتوان به ساختار ساده، انعطاف پذیری ، قابلیت ایجاد تغییر و تعمیم در پیاده سازی با استفاده از سایر الگوریتمهای مسیریابی اشاره کرد.برای اجرا کافی است فایل mfile برنامه را به دایر current folder متلب کپی کرده و اجرا نمایید ، نتایج بصورت گرافیگی نمایش داده میشود.. قطعه کدها دارای کامنت انگلیسی میباشد.
کد متلب تعیین موقعیت گره ها در شبکه حسگر بیسیم
کد متلب تعیین موقعیت گره ها در شبکه حسگر بیسیم
توضیحات:
کد متلب الگوریتم گرانش مرکزی در محدوده C شکل برای تعیین موقعیت گره ها در شبکه حسگر بیسیم (WSN).
ای فایل حاوی کد متلب پیاده سازی الگوریتم جدید (Centroid C-shape Range-free) با هدف متمرکزسازی بهینه در شبکه های حسگر بیسیم می باشد.
شبکه های حسگر بی سیم (WSN ها) شبکه ای از گره های حسگر بی سیم توزیع شده است که می توانند با همکاری هم نسبت به شرایط فیزیکی و یا محیطی ( دما، صدا، فشار، حرکت، لرزش و یا آلاینده ها و پدیده های دیگر) واکنش نشان داده و به نظارت ، جمع آوری و ارسال اطلاعات دریافتی از محیط پیرامون خود بپردازند. شبکه های حسگر بیسیم با چالش های بسیاری مانند حوزه تحت پوشش (coverage)، استقرار بهینه گره ها(optimal deployment)، ادغام داده ها (data aggregation) و محلی سازی یا همان تعیین موقعیت (localization ) روبروست. در بسیاری از موارد کاربردی، لازم است که موقعیت سنسوری که پدیده ای را تشخیص داده، بدون کمک از تکنولوژیهای اختصاصی تعیین موقعیت جغرافیایی (GPS) شناسایی کنیم. اهمیت این موضوع در مواردی که 1) GPS در دسترس نباشد ، 2) یا استفاده از آن عملی نباشد (محیط هایی مثل معادن ، چاههای حفاری نفتی ، تحت آبهای عمیق و... ) و 3) با توجه به هزینه بالای مصرف انرژی یا موقعیت خاص جغرافیایی مقرون به صرفه نیست برجسته تر و ضروری تر میشود. بهمین دلیل، محاسبه و تعیین موقعیت گره ها، یکی از موضوعات مهم در مباحث شبکه های حسگر بی سیم است.
به طور کلی، الگوریتمهای محلی سازی (localization) به دو دسته تقسیم میشوند:
1) الگوریتم های مبتنی بر محدوده (range-based)
2) الگوریتمهای بدون محدوده (range-free) .
الگوریتم های range-based به اندازه گیری فواصل واقعی بین گره ها میپردازند، در مقابل الگوریتم های range-free نسبت به تخمین فاصله بر اساس اطلاعات اتصال(connectivity information) مبادرت میکنند. در این شبیه سازی، ما یک الگوریتم جدید محلی سازی از نوع مستقل از محدوده (range-free) را مطرح و پیشنهاد کرده ایم . روش پیشنهادی از نوع مبتنی بر لنگر(Anchor-Based Solutions) و تعیین میانگین مرکز ثقل (Centroid) در محدوده های رندوم به شکل C (C-shape) میباشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد این الگوریتم در مقایسه با دیگر الگوریتم های مشابه موجود مانندHOP DV- و DV-RSD و Basic-Centroid نشان می دهد که الگوریتم حاضر، از مزایای آشکاری نسبت به الگوریتم های رایج موجود ، برخوردار است. بررسی شاخصهای عملکرد سیستم نشان داد که، خطای نسبی این الگوریتم همواره کمتر از سایر الگوریتمهای هم هدف موجود میباشد.
این پیاده سازی مشتمل بر 4 mfile میباشد که شامل سه تابع و یک mfile برای فراخوانی و اجرا میباشد و با استفاده از توابع پایه در نرم افزار منلب کد نویسی و با موفقیت آزمایش شده است.
برای اجرای برنامه ، پوشه حاوی mfile ها را بعد از خارج کردن از حالت فشرده، به Current folder نرم افزار متلب کپی کنید و فایل با نام Centroid.m را باز کرده، Run نمایید. نتایج گرافیکی دردو Figure و نتایج محاسباتی در Command Widow و ماتریس متغیرهای محاسبه در Workspace متلب قابل مشاهده خواهد بود.
بعنوان منبع مکمل مطالعاتی مقاله لاتین بررسی کامل روشهای محلی سازی بدون محدوده (Range-Free Localization) پیوست گردیده و مطلعه آن برای درک بهتر به دوستان توصیه میشود.
کد متلب الگوریتم گرانش مرکزی در محدوده C شکل برای تعیین موقعیت گره ها در شبکه حسگر بیسیم (WSN).
ای فایل حاوی کد متلب پیاده سازی الگوریتم جدید (Centroid C-shape Range-free) با هدف متمرکزسازی بهینه در شبکه های حسگر بیسیم می باشد.
شبکه های حسگر بی سیم (WSN ها) شبکه ای از گره های حسگر بی سیم توزیع شده است که می توانند با همکاری هم نسبت به شرایط فیزیکی و یا محیطی ( دما، صدا، فشار، حرکت، لرزش و یا آلاینده ها و پدیده های دیگر) واکنش نشان داده و به نظارت ، جمع آوری و ارسال اطلاعات دریافتی از محیط پیرامون خود بپردازند. شبکه های حسگر بیسیم با چالش های بسیاری مانند حوزه تحت پوشش (coverage)، استقرار بهینه گره ها(optimal deployment)، ادغام داده ها (data aggregation) و محلی سازی یا همان تعیین موقعیت (localization ) روبروست. در بسیاری از موارد کاربردی، لازم است که موقعیت سنسوری که پدیده ای را تشخیص داده، بدون کمک از تکنولوژیهای اختصاصی تعیین موقعیت جغرافیایی (GPS) شناسایی کنیم. اهمیت این موضوع در مواردی که 1) GPS در دسترس نباشد ، 2) یا استفاده از آن عملی نباشد (محیط هایی مثل معادن ، چاههای حفاری نفتی ، تحت آبهای عمیق و... ) و 3) با توجه به هزینه بالای مصرف انرژی یا موقعیت خاص جغرافیایی مقرون به صرفه نیست برجسته تر و ضروری تر میشود. بهمین دلیل، محاسبه و تعیین موقعیت گره ها، یکی از موضوعات مهم در مباحث شبکه های حسگر بی سیم است.
به طور کلی، الگوریتمهای محلی سازی (localization) به دو دسته تقسیم میشوند:
1) الگوریتم های مبتنی بر محدوده (range-based)
2) الگوریتمهای بدون محدوده (range-free) .
الگوریتم های range-based به اندازه گیری فواصل واقعی بین گره ها میپردازند، در مقابل الگوریتم های range-free نسبت به تخمین فاصله بر اساس اطلاعات اتصال(connectivity information) مبادرت میکنند. در این شبیه سازی، ما یک الگوریتم جدید محلی سازی از نوع مستقل از محدوده (range-free) را مطرح و پیشنهاد کرده ایم . روش پیشنهادی از نوع مبتنی بر لنگر(Anchor-Based Solutions) و تعیین میانگین مرکز ثقل (Centroid) در محدوده های رندوم به شکل C (C-shape) میباشد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی برای ارزیابی عملکرد این الگوریتم در مقایسه با دیگر الگوریتم های مشابه موجود مانندHOP DV- و DV-RSD و Basic-Centroid نشان می دهد که الگوریتم حاضر، از مزایای آشکاری نسبت به الگوریتم های رایج موجود ، برخوردار است. بررسی شاخصهای عملکرد سیستم نشان داد که، خطای نسبی این الگوریتم همواره کمتر از سایر الگوریتمهای هم هدف موجود میباشد.
این پیاده سازی مشتمل بر 4 mfile میباشد که شامل سه تابع و یک mfile برای فراخوانی و اجرا میباشد و با استفاده از توابع پایه در نرم افزار منلب کد نویسی و با موفقیت آزمایش شده است.
برای اجرای برنامه ، پوشه حاوی mfile ها را بعد از خارج کردن از حالت فشرده، به Current folder نرم افزار متلب کپی کنید و فایل با نام Centroid.m را باز کرده، Run نمایید. نتایج گرافیکی دردو Figure و نتایج محاسباتی در Command Widow و ماتریس متغیرهای محاسبه در Workspace متلب قابل مشاهده خواهد بود.
بعنوان منبع مکمل مطالعاتی مقاله لاتین بررسی کامل روشهای محلی سازی بدون محدوده (Range-Free Localization) پیوست گردیده و مطلعه آن برای درک بهتر به دوستان توصیه میشود.
کد متلب بهینه سازی پروتکل LEACH به روش چندجهشی در شبکه حسگر بیسیم
کد متلب بهینه سازی پروتکل LEACH به روش چندجهشی در شبکه حسگر بیسیم
یکی از مشکلاتی در ارتباطات شبکه های حسگر بیسیم (WSN) که با روشهای برقراری ارتباط مستقیم (Direct transmition) ، تک جهشی (Single-hop) و پروتکلهای آگاه از انرژی مانند LEACH طراحی شده اند بروز میکند، این است که گره سرخوشه نمیتواند برای تبادل و بروزرسانی اطلاعات بطور مستقیم با ایستگاه پایه ارتباط برقرار کند.در این برنامه با ایجاد تغییراتی در پروتکل LEACH و ترکیب آن با روش دستیابی چند جهشی با برقراری ارتباط و ایجاد گامهای کم هزینه بین سرخوشه ها ، روشی بهینه را برای رفع این محدودیت شبیه سازی کرده ایم.از مزایای این پیاده سازی میتوان به جدید بودن ایده، خلاصه بودن در قالب یک , mfile با 184 خط کدنویسی، استفاده از خروجی گرافیکی برای درک بهترو ایجاد سهولت در ارزیابی شاخصهای عملکرد (هزینه ,سرعت ، انرژی) اشاره کرد.
برای اجرا ، mfile برنامه را به پوشه جاری متلب (Current folder) کپی کرده، Run نمایید. نتایج گرافیکی بصورت مرحله، مرحله نمایش داده شده و قابل ارزیابی خواهد بود ، نتایج محاسباتی و مقادیرنهایی تخصیصی به پارامترهای سیستم بصورت ماتریس ذخیره شده و از طریق پنجره’ Workspace متلب ، قابل دستیابی و ارزیابی خواهد بود.
کد متلب تعیین موقعیت گره های شبکه حسگر بیسیم با GEP
کد متلب تعیین موقعیت گره های شبکه حسگر بیسیم با GEP
توضیحات:
کد متلب تعیین موقعیت گره های شبکه حسگر بیسیم با GEP (برنامه نویسی مبتنی بر بیان ژن).
این M فایل حاوی کد شبیه سازی متلب- محلی سازی نودها در شبکه WSN با استفاده از الگوریتم GEP می باشد.
در اسقرار دستی گره ها در یک شبکه حسگر بیسیم (manual Placement)، این امکان وجود دارد که موقعیت گره ها را طوری تنظیم کنیم که هر گره قادر به تعیین موقعیت خود در شبکه باشد. اما شرایطی پیش می آید ، که امکان چینش نظارت شده نودها وجود ندارد. بطور مشخص این محدودیت در مواردی بیشتر نمود پیدا میکند که:
1- پدیده هدف متحرک باشد و نیاز به ایجاد تغییرات سریع در معماری شبکه مطرح باشد. (ردگیری پرندگان مهاجر، ردیابی کلونی ماهیها در زیر آب ).
2- دسترسی به فضا یا منطقه مورد نظر مقدور نباشد (خاک دشمن هنگام وقوع جنگها، میادین مین، ، مناطق آلوده) ،
3- فاکتور محدودیت زمانی مطرح باشد
4- قابلیت سنسورها بعلت تفاوتهای سخت افزاری و نرم افزاری متفاوت، یا مستلزم محاسبات بسیار پیچیده باشد
5- ...
در چنین مواردی، از معماری چینش تصادفی (Random Placement) برای استقرار نودها استفاده میکنیم. مهمترین چالشی که در استقرار رندوم ممکن است بروز کند این است که تنها تعداد معدودی از سنسورها بتوانند موقعیتشان را شناسایی و اعلان کنند. در اصطلاح از این نودها با نام گره های لنگر شبکه(Anchor Nodes) یا گره فانوس دریایی (Beacon) یاد میشود.
برنامه نویسی مبتنی بر بیان ژن (Gene Expression Programming) یک الگوریتم یادگیری تکاملی برای ایجاد مدلهای بهبود یافته ی کامپیوتری است. این مدل ، ساختاری درختی دارد، که برای تعریف آن ، از "درخت بیان" (Expression tree) استفاده میکنیم. این ساختار درختی ، مشابه یک موجود زنده خودش را ، با تغییر اندازه ، تغییر شکل، و ترکیبهای مختلف ، تطبیق و آموزش میدهد.GEP هم گروه ، الگوریتم ژنتیک (GA) و برنامه نویسی ژنتیک(GP) است و وجوه تشابه زیادی با آنها دارد ولی از دیدگاه تخصصی الگوریتمهای تکاملی، با آنها تفاوتهای مشخص ساختاری و کاربردی دارد .بعبارت دیگر، GEP از قابلیتهای GA و GP بطور هدفمند و همزمان بهره میبرد. همانند سایر الگوریتمهای یادگیری، هدف از بکارگیری GEP استخراج روابط بین متغیرها در مجموعه ای از داده ها و سپس ایجاد مدل برای توضیح این روابط است.
مراحل کلی الگوریتم GEP برای ایجاد این مدل شامل این موارد است:
1-ایجاد جمعیت اولیه از راه حلهای کاندید
2- انتخاب و تولید مجدد جمعیتها در یک فرایند دوره ای(تکاملی)، با توجه به شاخص برازش
3- ایجاد تغییر و تنوع در جمعیتها، برای دستیابی به بهترین راه حل کاندید ، با استفاده از عملگرهای ژنتیک از قبیل جهش(mutation) و نوترکیبی(Recombination)..
یکی از بهترین عملکردهای الگوریتم GEP زمانی است که بدنبال رسیدن به مدلی بهینه در فضایی با متغیرهایی با تولید تصادفی هستیم.
در این شبیه سازی افراد (individuals) جمعیت اولیه را سنسورهای یک شبکه بیسیم با نودهای لنگر محدود و تصادفی ،در نظر گرفته ایم. با الگوریتم GEP فرایند یادگیری را به این جمعیت اعمال کرده ایم. بطوریکه همه نودها پس از فرایند آموزش و با واسطه قرار دادن نودهای لنگر قادر به تعیین و اعلام موقعیت خود نسبت به سایر گره ها در سراسر شبکه با باشند. پیاده سازی تنها در قالب یک mfile با 196 خط کدنویسی در نرم افزار متلب انجام شده . برنامه حافظه ی رم کمی را درگیر میکند لذا، زمان اجرایی آن نسبت به سایر الگوریتمهای تکاملی مشابه بسیار سریع تر است. سعی شده با تعریف ساختاری ساده و سلسله مراتبی ،این برنامه قابلیت تعمیم در مسایل و سناریوهای مشابه را دارا باشد. برای فهم بهتر مراحل، قطعه کدها را با عبارات ساده انگلیسی کامنت گذاری کرده ایم.
برای اجرا کافی است فایل برنامه با نام GEP_WSN.m را به Current folder متلب کپی کرده، با دابل کلیک باز کنید، سپاس با استفاده از آیکون Run در نوار ابزار متلب و یا با تایپ عبارت GEP_WSN در پنجره Command window و اینتر از صفحه کلید اجراکنید. نتایج گرافیکی در دو پنجره فیگور نمایش داده شده و نتایج محاسباتی در قالب ماتریس در پنجره Work space قابل مشاهده و ارزیابی خواهد بود.
برای مطالعات بیشتر ، مراجعه به لینکهای زیر پیشنهاد میشود:
کد متلب تعیین موقعیت گره های شبکه حسگر بیسیم با GEP (برنامه نویسی مبتنی بر بیان ژن).
این M فایل حاوی کد شبیه سازی متلب- محلی سازی نودها در شبکه WSN با استفاده از الگوریتم GEP می باشد.
در اسقرار دستی گره ها در یک شبکه حسگر بیسیم (manual Placement)، این امکان وجود دارد که موقعیت گره ها را طوری تنظیم کنیم که هر گره قادر به تعیین موقعیت خود در شبکه باشد. اما شرایطی پیش می آید ، که امکان چینش نظارت شده نودها وجود ندارد. بطور مشخص این محدودیت در مواردی بیشتر نمود پیدا میکند که:
1- پدیده هدف متحرک باشد و نیاز به ایجاد تغییرات سریع در معماری شبکه مطرح باشد. (ردگیری پرندگان مهاجر، ردیابی کلونی ماهیها در زیر آب ).
2- دسترسی به فضا یا منطقه مورد نظر مقدور نباشد (خاک دشمن هنگام وقوع جنگها، میادین مین، ، مناطق آلوده) ،
3- فاکتور محدودیت زمانی مطرح باشد
4- قابلیت سنسورها بعلت تفاوتهای سخت افزاری و نرم افزاری متفاوت، یا مستلزم محاسبات بسیار پیچیده باشد
5- ...
در چنین مواردی، از معماری چینش تصادفی (Random Placement) برای استقرار نودها استفاده میکنیم. مهمترین چالشی که در استقرار رندوم ممکن است بروز کند این است که تنها تعداد معدودی از سنسورها بتوانند موقعیتشان را شناسایی و اعلان کنند. در اصطلاح از این نودها با نام گره های لنگر شبکه(Anchor Nodes) یا گره فانوس دریایی (Beacon) یاد میشود.
برنامه نویسی مبتنی بر بیان ژن (Gene Expression Programming) یک الگوریتم یادگیری تکاملی برای ایجاد مدلهای بهبود یافته ی کامپیوتری است. این مدل ، ساختاری درختی دارد، که برای تعریف آن ، از "درخت بیان" (Expression tree) استفاده میکنیم. این ساختار درختی ، مشابه یک موجود زنده خودش را ، با تغییر اندازه ، تغییر شکل، و ترکیبهای مختلف ، تطبیق و آموزش میدهد.GEP هم گروه ، الگوریتم ژنتیک (GA) و برنامه نویسی ژنتیک(GP) است و وجوه تشابه زیادی با آنها دارد ولی از دیدگاه تخصصی الگوریتمهای تکاملی، با آنها تفاوتهای مشخص ساختاری و کاربردی دارد .بعبارت دیگر، GEP از قابلیتهای GA و GP بطور هدفمند و همزمان بهره میبرد. همانند سایر الگوریتمهای یادگیری، هدف از بکارگیری GEP استخراج روابط بین متغیرها در مجموعه ای از داده ها و سپس ایجاد مدل برای توضیح این روابط است.
مراحل کلی الگوریتم GEP برای ایجاد این مدل شامل این موارد است:
1-ایجاد جمعیت اولیه از راه حلهای کاندید
2- انتخاب و تولید مجدد جمعیتها در یک فرایند دوره ای(تکاملی)، با توجه به شاخص برازش
3- ایجاد تغییر و تنوع در جمعیتها، برای دستیابی به بهترین راه حل کاندید ، با استفاده از عملگرهای ژنتیک از قبیل جهش(mutation) و نوترکیبی(Recombination)..
یکی از بهترین عملکردهای الگوریتم GEP زمانی است که بدنبال رسیدن به مدلی بهینه در فضایی با متغیرهایی با تولید تصادفی هستیم.
در این شبیه سازی افراد (individuals) جمعیت اولیه را سنسورهای یک شبکه بیسیم با نودهای لنگر محدود و تصادفی ،در نظر گرفته ایم. با الگوریتم GEP فرایند یادگیری را به این جمعیت اعمال کرده ایم. بطوریکه همه نودها پس از فرایند آموزش و با واسطه قرار دادن نودهای لنگر قادر به تعیین و اعلام موقعیت خود نسبت به سایر گره ها در سراسر شبکه با باشند. پیاده سازی تنها در قالب یک mfile با 196 خط کدنویسی در نرم افزار متلب انجام شده . برنامه حافظه ی رم کمی را درگیر میکند لذا، زمان اجرایی آن نسبت به سایر الگوریتمهای تکاملی مشابه بسیار سریع تر است. سعی شده با تعریف ساختاری ساده و سلسله مراتبی ،این برنامه قابلیت تعمیم در مسایل و سناریوهای مشابه را دارا باشد. برای فهم بهتر مراحل، قطعه کدها را با عبارات ساده انگلیسی کامنت گذاری کرده ایم.
برای اجرا کافی است فایل برنامه با نام GEP_WSN.m را به Current folder متلب کپی کرده، با دابل کلیک باز کنید، سپاس با استفاده از آیکون Run در نوار ابزار متلب و یا با تایپ عبارت GEP_WSN در پنجره Command window و اینتر از صفحه کلید اجراکنید. نتایج گرافیکی در دو پنجره فیگور نمایش داده شده و نتایج محاسباتی در قالب ماتریس در پنجره Work space قابل مشاهده و ارزیابی خواهد بود.
برای مطالعات بیشتر ، مراجعه به لینکهای زیر پیشنهاد میشود: