ارائۀ یک الگوریتم فازی-ژنتیک برای کنترل توان در شبکه‌های حسگر بی‌سیم بدنی

نویسندگان

1 -دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد

2 دانشگاه شهرکرد

چکیده

یکی از کاربردهای مهم شبکه‏ های بی‌سیم در زمینۀ پزشکی، شبکه‏های حسگر بی‌سیم بدنی (WBAN) است. تعبیۀ حسگرهای اندازه‌گیر رویِ یا درون بدن انسان ایجاب می‏کند میزان مصرف انرژی آن‌ها بسیار کنترل‌شده و اندک باشد تا خطری برای بیمار ایجاد نشود. وجود تداخل میان گره‌های فرستنده و گیرندۀ مختلف در این شبکه‌ها چالش مهمی است که میزان مصرف انرژی در حسگرهای تشکیل‌دهندۀ WBAN را افزایش می‌دهد. در این مقاله، از روش کنترل‌کنندۀ فازی-ژنتیک به‌منظور کنترل توان انتقال در حسگرهای WBAN استفاده شده است. در این روش با استفاده از الگوریتم ژنتیک تلاش می‌شود پایگاه دانش کنترل‌کنندۀ فازی به‌گونه‌ای تنظیم شود که کنترل‌کنندۀ فازی بتواند با مدیریت توان انتقال هریک از حسگرهای WBAN، هم مقدار مصرف انرژی را کاهش دهد و هم کمترین میزان تداخل را با دیگر حسگرها در WBANهای همسایۀ موجود در محیط ایجاد کند. نتایج شبیه‌سازی نشان می‏دهد که روش کنترل‌کنندۀ فازی ژنتیک می‌تواند میزان مصرف توان را تا 34درصد نسبت به روش متداول کاهش دهد.

کلیدواژه‌ها


[1] Yongju, X. and Shingmeng, Z., "Survey of Power Control in Wireless Body Area Network", Guang- dong Communication Technology, Vol. 33, No. 10, pp. 28-31, 2013. [2] Changbiao, X., Li, Z. and Yongdan, Y., "Centralized Inter-Network Power Control Scheme in Wireless Body Area Network", Journal of Information & Computational Science, Vol. 12, No. 8, pp. 3311-3318, 2015. [3] Tassiulas, L. and Ephremides, A., "Stability Properties of Constrained Queueing Systems and Scheduling Policies for Maximum Throughput in Multihop Radio Networks", IEEE Trans. on Automatic Control, Vol. 37, No. 12, pp. 1936 –1948, DEC 1992. [4] Jiang, L. and Walrand, J., "A Distributed Csma Algorithm for Throughput and Utility Maximization in Wireless Networks" in Proc. of 46th Allerton Conference on Communication, Control, and Computing, 2008. [5] Jiang, L., Shah, D., Shin, J. and Walrand, J., "Distributed Random Access Algorithm: Scheduling and Congestion Control" IEEE Trans. on Information Theory, Vol. 56, No. 12, pp. 6182–6207, DEC. 2010. [6] Chaporkar, P. and Proutiere, A., "Optimal Distributed Scheduling in Wireless Networks under Sinr Interference Model", arXiv:1305.0384v1 [cs.IT] 2 MAY 2013. [7] Wan, P.J., Frieder, O., Jia, X.H., Yao, F., Xu, X. H. and Tang, S.J., "Wireless Link Scheduling Under Physical Interference Model" in Proc. IEEE Infocom, 2011. [8] Choi, J.G. and Joo, C., Shroff, N. B., "Distributed Link Scheduling Under Sinr Model in Multihop Wireless Networks", IEEE/ACM Trans. Netw., Vol. 22, No. 4, pp. 1204-1217, AUG. 2014. [9] Haratian, R. and Sharafat, A.R., "Better Qos and Less Power in Wireless Ad Hoc Networks by Distributed Power Control Using Power and Sinr-Based Pricing Functions", International Conference on Wireless Communications & Signal Processing, WCSP 2009. [10] Guarnera, M., Villari, M., Zaia, A. and Puliafito, A., "Manet: Possible Applications With Pda in Wireless Imaging Environment" Personal, Indoor and Mobile Radio Communications. The 13th IEEE International Symposium on, IEEE, pp. 2394-2398, 2002. [11] Han, Z. and Ray, Liu K. J., "Noncooperative Power-Control Game and Throughput Game Over Wireless Networks", IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS, Vol. 53, No. 10, OCT. 2005. [12] Sabitha, R., Bhuma, K.T. and Thyagarajan, T., "Design and Analysis of Fuzzy Logic and Neural Network Based Transmission Power Control Techniques for Energy Efficient Wireless Sensor Networks", S.C. Satapathy et al. (eds.), Proc. of the 3rd Int. Conf. on Front. of Intell. Comput. (FICTA) 2014. [13] Alamelu, N. and Dananjayan, P., "Adaptive Fuzzy Genetic Algorithm-Based Power and Threshold Sir Control for Mc-Cdma System", Int. J. Mobile Network Design and Innovation, Vol. 1, Nos. 3/4, pp.240-247, 2006. [14] Sarestoniemi, M., Tuovinen, T., Niemela, V., Hamalainen, M. and Iinatti, J., "Finite Integration Technique Based Channel Modeling on The Wban Receiver Performance Evaluation (Parkinson's Disease Monitoring Case)" 11th International Symposium on Medical Information and Communication Technology (ISMICT), Lisbon, pp. 39-43, 2017. [15] Särestöniemi, M., Hämäläinen, M. and Iinatti, J., "An Overview of The Electromagnetic Simulation-Based Channel Modeling Techniques for Wireless Body Area Network Applications" in IEEE Access, Vol. 5, pp. 10622-10632, 2017. [16] Andrews, M. and Dinitz, M., "Maximizing Capacity in Arbitrary Wireless Networks In The Sinr Model: Complexity And Game Theory", Proc. IEEE INFOCOM, pp. 1332-1340, 2009. [17] Lotker, Z., Parter, M., Peleg, D. and Pignolet, Y.A.,"Distributed Power Control in The Sinr Model", Proc. 30th INFO COM, pp. 2525-2533, 2011.