Enhancing Wireless Sensor Network Efficiency through Multiobjective Optimization

Abstract

This master's dissertation explores the application of a multi-objective metaheuristic algorithm called Multi-Objectives Jellyfish Search (MOJS) to enhance the performance and reliability of Wireless Sensor Networks (WSNs). WSNs represent a recent technology that enables the strategic deployment of a multitude of miniature, battery-powered sensors to monitor and gather data from diverse environmental settings. However, the implementation of WSNs poses significant challenges due to limited energy resources. The proposed approach, WSN-MOJS, aims to find the optimal implementation of WSN that maximizes coverage and minimizes energy consumption. The research provides an overview of optimization problems, including their classification and methodologies, as well as the principles of metaheuristics and the Jellyfish Search method and its multi-objective variant. The application of MOJS in WSN is then described, with various simulation results presented for different scenarios. The simulation results demonstrate that the proposed method is capable of maximizing area coverage with an average number of sensors while minimizing energy consumption in a reduced computation time. Overall, this research contributes to the understanding and enhancement of Wireless Sensor Networks through the innovative application of the MOJS metaheuristic algorithm.تستكشف أطروحة الماجستير هذه تطبيق خوارزمية ميتايورستية متعددة الأهداف تسمى بحث قنديل البحر متعدد الأهداف (MOJS) لتعزيز أداء وموثوقية شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs). تمثل WSNs تقنية حديثة تتيح النشر الاستراتيجي لعدد كبير من أجهزة الاستشعار المصغرة التي تعمل بالبطارية لمراقبة وجمع البيانات من البيئات البيئية المتنوعة. ومع ذلك، فإن تنفيذ شبكات WSN يطرح تحديات كبيرة بسبب محدودية موارد الطاقة. يهدف النهج المقترح، WSN-MOJS، إلى إيجاد التنفيذ الأمثل لـ WSN الذي يزيد من التغطية ويقلل من استهلاك الطاقة. يقدم البحث لمحة عامة عن مشاكل التحسين، بما في ذلك تصنيفها ومنهجياتها، فضلا عن مبادئ علم الميتايورستكس وطريقة البحث عن قنديل البحر ومتغيرها متعدد الأهداف. يتم بعد ذلك وصف تطبيق MOJS في WSN، مع تقديم نتائج محاكاة مختلفة لسيناريوهات مختلفة. توضح نتائج المحاكاة أن الطريقة المقترحة قادرة على زيادة تغطية المنطقة إلى الحد الأقصى بمتوسط ​​عدد من أجهزة الاستشعار مع تقليل استهلاك الطاقة في وقت حسابي أقل. بشكل عام، يساهم هذا البحث في فهم وتعزيز شبكات الاستشعار اللاسلكية من خلال التطبيق المبتكر لخوارزمية MOJS الميتايورستية.