A genetic algorithm for minimum set covering problem in reliable and efficient wireless sensor networks

Other Title(s)

الخوارزمية الجينية لمشكلة المجموعة الأدنى للتغطية في شبكات الاستشعار اللاسلكية الموثوقة و الفعالة

Joint Authors

Hamid, Sarab Majid
Atiyyah, Bara Ali

Source

Iraqi Journal of Science

Issue

Vol. 55, Issue 1 (31 Mar. 2014), pp.224-240, 17 p.

Publisher

University of Baghdad College of Science

Publication Date

2014-03-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

17

Main Subjects

Electronic engineering

Topics

Abstract AR

يستخدم عادة نشر أجهزة الاستشعار بكثافة في شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) لضمان تغطية كفوءه و اقتصادية في المنطقة المستهدفة.

حديثا تم اقتراح العديد من تقنيات جدولة أجهزة الاستشعار لتصميم WSNs كفوء من ناحية استخدام الطاقة و أصبحت هذه المشكل تعميم لمشكلة المجموعة الأدنى للتغطيه (MSCP .(MSCP هي مشكلة Hard-NP و المطبقة في حل العديد من المشاكل الناجمة مثل التصنيع، و تخطيط الخدمة، و استرجاع المعلومات، و ما إلى ذلك من المشاكل.

في هذا البحث، تم نمذجة MSCP لتصميم شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) و التي يمكن أن تغطي المنطقة المستهدفة بثقة و بطريقة اقتصادية.

على عكس محاولات أخرى في هذا المجال، يتناول هذا البحث مشكلة جدولة الحد الأدنى لعدد من أجهزة الاستشعار (إيجاد الحد الأدنى لغطاء مجموعة)، في نموذج الاستشعار أكثر واقعية للتعامل مع حالة عدم اليقين في موثوقية أجهزة الاستشعار في تغطية الهدف.

تدارس هذا البحث تطوير الخوارزمية الجينية (GA) للحفاظ على جدوله لعدد أدنى من أجهزة الاستشعار، لدعم WSNs كفوء في استخدام الطاقة.

و بمساعدة من أجهزة الاستشعار غير المعينة المتبقية، يمكن زيادة موثوقية تغطية المجموعة التي تقدمها GA بعد خطوة الكشف عن مجريات الأمور.

تم قياس تقييم الأداء على نوعية الحل من حيث تكلفة الاستشعار و موثوقية التغطية من خلال محاكاة واسعة النطاق، و التي تبين أثر عدد الأهداف، و كثافة أجهزة الاستشعار و نصف قطر الاستشعار عن بعد.

Abstract EN

Densely deployment of sensors is generally employed in wireless sensor networks (WSNs) to ensure energy-efficient covering of a target area.

Many sensors scheduling techniques have been recently proposed for designing such energy-efficient WSNs.

Sensors scheduling has been modeled, in the literature, as a generalization of minimum set covering problem (MSCP) problem.

MSCP is a well-known NP-hard optimization problem used to model a large range of problems arising from scheduling, manufacturing, service planning, information retrieval, etc.

In this paper, the MSCP is modeled to design an energy-efficient wireless sensor networks (WSNs) that can reliably cover a target area.

Unlike other attempts in the literature, which consider only a simple disk sensing model, this paper addresses the problem of scheduling the minimum number of sensors (i.e., finding the minimum set cover) while considering a more realistic sensing model to handle uncertainty into the sensors' target-coverage reliability.

The paper investigates the development of a genetic algorithm (GA) whose main ingredient is to maintain scheduling of a minimum number of sensors and thus to support energy-efficient WSNs.

With the aid of the remaining unassigned sensors, the reliability of the generated set cover provided by the GA, can further be enhanced by a post-heuristic step.

Performance evaluations on solution quality in terms of both sensor cost and coverage reliability are measured through extensive simulations, showing the impact of number of targets, sensor density and sensing radius.

American Psychological Association (APA)

Atiyyah, Bara Ali& Hamid, Sarab Majid. 2014. A genetic algorithm for minimum set covering problem in reliable and efficient wireless sensor networks. Iraqi Journal of Science،Vol. 55, no. 1, pp.224-240.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373587

Modern Language Association (MLA)

Atiyyah, Bara Ali& Hamid, Sarab Majid. A genetic algorithm for minimum set covering problem in reliable and efficient wireless sensor networks. Iraqi Journal of Science Vol. 55, no. 1 (2014), pp.224-240.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373587

American Medical Association (AMA)

Atiyyah, Bara Ali& Hamid, Sarab Majid. A genetic algorithm for minimum set covering problem in reliable and efficient wireless sensor networks. Iraqi Journal of Science. 2014. Vol. 55, no. 1, pp.224-240.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-373587

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 239-240

Record ID

BIM-373587