بهينه‌سازي نرخِ فشرده‌سازي بدون اتلافِ داده‌ها در حسگرهاي بي‌سيم مجهز به قابليت برداشت انرژي

كارشناسي ارشد

يكي از چالش‌هاي قابل توجه توسعه‌ي اينترنت اشياء كه از آن به عنوان سومين فاز انقلاب اينترنت اشياء ياد مي‌شود، بهره‌وري انرژي در اين تجهيزات مي‌باشد. در راستاي كاهش مصرف انرژي و به دليل اينكه اكثر تجهيزات اينترنت اشياء به منبع انرژي نامحدود متصل نمي‌باشد. براي غلبه به اين محدوديت، ايده منبع انرژي با قابليت برداشت انرژي از محيط مطرح شده است كه با اتكا به آن، نيازي به صرفه جويي دائم انرژي در طول عمر تجهيزات اينترنت اشياء وجود ندارد اما بايد تجهيزات به صورت خود اتكا سياست‌هاي بهينه ِمدبرانه‌اي در قابل انرژي موجود در نظر بگيرند به گونه‌اي كه كارايي تجهيزات به علت محدويت منبع انرژي و عوامل محيطي در برداشت انرژي دچار اختلال نگردد. از اينرو در اين پژوهش در راستاي كاهش مصرف انرژي، ما يك سياستِ بهينه كارامد انرژي از طريق كنترل توام نرخ فشرده‌سازي (بدون اتلاف داده) و تعداد بسته‌هاي ارسالي در واحد زمان را براي يك گره اينترنت اشياء با قابليت برداشت انرژي از محيط را مطرح مي‌كنيم. طبق اين سياست، گره اينترنت اشياء بايد در هر واحد زماني، مقدار ثابت داده‌هاي حس شده از محيط، سطح باتري، وضعيت بافر‌داده و كانال بي‌سيم را سنجيده و در رابطه با فشرده‌سازي داده‌هاي حس شده و نرخ ارسال داده‌ها تصميم‌گيري نمايد به گونه‌اي كه ضمن حداقل كردن متوسط مصرف انرژي در بلند مدت، متوسط تاخيرِ گزارش رويدادهاي محيطي نيز از يك حد ‌معين تجاوز ننمايد. براي اين منظور با استفاده از چارچوب رياضي فرآيند تصميم‌گيري ماركفيِ مقيّد، مساله را در قالب يك مساله بهينه‌سازي تصادفي طرح مي‌كنيم كه با هدف كاهش مصرف انرژي در بلند مدت، ضمن ايجاد محدوديت در متوسط تاخيرِ گزارش رويدادهاي حسگري با نامقيد‌سازي مساله به روش استاندارد لاگرانزين انجام مي‌پذيرد. الگوريتم پيشنهادي ما براي محاسبه‌ي سياست بهينه‌ي تطبيق‌پذير نيز بر مبناي يك تكنيك يادگيري تقويتي سريع به نام PDS است كه مي‌تواند با جداسازي پويايي سيستم به دو بخش قطعي و تصادفي، با اتخاذ تصميمات حريصانه و بدون نياز به دانش آماري فرآيند‌هاي تصادفي كانالِ بي‌سيم، شارژ انرژي و وقوع رويدادهاي حسگري، همگرايي به سياست بهينه را تضمين مي‌نمايد. در انتها كارايي سياست پيشنهادي را با سياست‌هاي ديگر مورد مقايسه قرار‌داده و بهبود مصرف انرژي آن را نمايش مي‌دهيم.

196519

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندس كامپيوتر -گرايش شبكه هاي كامپيوتري

دكتر وصال حكمي