2-6-3 مسیریابی در شبکه های بیسیم ……………………………………………………….34

2-6-3-1 مسیریابی بردار فاصله ……………………………………………………………..35

2-6-3-2 مسیریابی حالت اتصال …………………………………………………………….36

2-6-3-3 مسیریابی مبدا ………………………………………………………………………36

2-7 روش های انتشار اطلاعات ………………………………………………………………36

2-7-1 روش همه پخشی (Flooding)…………………………………………………….

2-7-2 روش شایعه پراكنی (gossiping)………………………………………………

2-7-3 روش SPIN…………………………………………………………………………….

2-7-4 پیغام های SPIN …………………………………………………………………..

2-7-5 SPIN-1 یك روش دست تكانی سه مرحله ای ………………………………….41

2-7-6 خلاصه سازی فرصت طلبانه (opportunistic data aggregation)……….

2-7-7 خلاصه سازی حریصانه(greed data aggregation) …………………………

2-7-8 پرسش تو رد تو(nested query) ………………………………………………..

2-8 الگوریتم خوشه بندی …………………………………………………………………….44

2-8-1 معیارمطلوبیت خوشه ها ……………………………………………………………45

2-8-2 ویژگی های یک الگوریتم خوشه بندی مناسب …………………………………46

2-8-3 معایب روش خوشه بندی ………………………………………………………46

2-8-4 انواع خوشه بندی …………………………………………………………………46

2-8-5 الگوریتم kmeans …………………………………………………………………

2-8-5-1 مراحل كار ………………………………………………………………………..47

2-8-6 پیش پردازش داده ها …………………………………………………………….48

2-8-7 انواع ویژگی ها در خوشه بندی ………………………………………………..48

2-8-8 دلایل اصلی پیش پردازش داده ها …………………………………………..48

2-8-9 عملیات اصلی پیش پردازش داده ها …………………………………….49

2-8-10 آلودگی ها در خوشه بندی …………………………………………………..49

2-8-11 روشهای مورد استفاده در پیش پردازش …………………………………….50

2-8-12 روش (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)…………………

2-8-12-1 جزئیات الگوریتم LEACH ………………………………………………………

2-8-12-2 فاز تبلیغات………………………………………………………………………..52

2-8-12-3 فاز تشكیل دسته ها…………………………………………………………….53

2-8-12-4 فاز تشكیل برنامه…………………………………………………………….53

2-8-12-5 فاز انتقال داده ها…………………………………………………………………54

فصل سوم :روش تحقیق

3-1 مقدمه …………………………………………………………………………………..56

3-2 فاز اول: استقرار اولیه …………………………………………………………….58

3-2-1 توسعه اولیه …………………………………………………………………….58

3-2-2خوشه بندی ………………………………………………………………………..58

3-2-2-1 استفاده از روش BSK-Means برای خوشه بندی گره ها ………………61

3-2-3 مسیریابی……………………………………………………………………………63

3-2-3-1 مسیریابی جهت اتصال به گره سرخوشه………………………………..64

3-2-3-2 مسیریابی سرخوشه به سمت فوق گره…………………………………64

3-2-3-3 مسیریابی به سمت چاهک متحرک …………………………………..65

3-2-3-4 مسیریابی وایجاد کانال خصوصی بین فوق گره ها…………………..65

3-3 فاز دوم : حیات و ادامه زندگی شبکه……………………………………….66

3-3-1 اولویت بندی اطلاعات………………………………………………………66

3-3-2 تصمیم گیری برای ارسال داده ها ………………………………………67

3-3-3 تصمیم گیری در مورد جهش حرکت چاهک متحرک…………………68

3-3-4 نحوه آگاهی فوق گره متصل به چاهک متحرک، به سایر فوق گره ها و نرک ایستگاه….70

3-3-5 ارسال غیر مستقیم اطلاعات چاهک متحرک………………………70

3-4 مقایسه روش های ارایه شده………………………………………………….71

3-4-1 روش چاهک ثابت………………………………………………………….71

3-4-2 روش چاهک متحرک……………………………………………………….72

3-4-3 استفاده از چاهک ثابت و متحرک به صورت همزمان(DualSink)…..

3-4-4 روش ارایه شده ………………………………………………………………..74

3-5 طرح و نقشه …………………………………………………………………….75

3-6 مزایای استفاده از این روش نسبت به سایر روش ها…………………..76

فصل چهارم :تجزیه و تحلیل داده ها و ارزیابی کارایی

2-3- روش پوشش CCP………………………………

2-3-1- فرضیات مسئله……………………………… 59

2-3-2- تشریح روش……………………………. 59

2-4- حل مسئله پوشش(k-پوششی ) با استفاده از آتوماتاهای یادگیر………….. 61

2-4-1- فرضیات و مدل مسئله……………………………… 63

2-4-2- روش تشخیص افزونه بودن نود حسگر…………………………….. 64

2-4-3- شبیه سازی ……………………………. 72

2-5- جمع بندی……………………………. 79

3- خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی….. 80

3-1- مقدمه……………………………. 80

3-2- کارهای انجام شده…………………………….. 83

3-2-1- پروتکل خوشه بندی LEACH………………………………

3-2-2- پروتکل خوشه بندی HEED………………………………

3-3- خوشه بندی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از آتوماتاهای یادگیر سلولی….. 93

3-3-1- روش خوشه بندی پیشنهادی………………………………. 94

3-3-2- شبیه سازی……………………………. 102

3-4- جمع بندی …………………………….107

4- تجمیع داده ها در شبكه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر……. 108

4-1- مقدمه……………………………. 108

4-2- كارهای انجام گرفته…………………………….. 109

4-3- تجمیع داده ها در شبكه های حسگر با استفاده از آتوماتاهای یادگیر….. 112

4-3-1- بیان مسئله و مفروضات آن……………………………… 113

4-3-2- تشریح روش پیشنهادی………………………………. 115

4-4- شبیه سازی…………………………….119

4-4-1- آزمایش اول……………………………. 122

4-4-2- آزمایش دوم ……………………………. 122

4-4-3- آزمایش سوم……………………………. 123

4-5- جمع بندی ……………………………. 125

5- نتیجه گیری……………………………… 126

6- پیوست اول: شبكه های حسگر بی سیم……………………………… 127

6-1- تاریخچه شبكه های حسگر…………………………….. 127

6-2- ساختار هر گره حسگر…………………………….. 128

6-2-1- اجزاء درونی یک گره حسگر…………………………….. 128

6-2-2- محدودیتهای سختافزاری یک گره حسگر…………………………….. 130

6-3- پشته پروتکلی……………………………. 131

6-4- مزایایشبکه های حسگر بیسیم……………………………… 132

6-5- کاربردهای شبکه های حسگر بیسیم……………………………… 134

7- پیوست دوم:آتوماتای یادگیرسلولی……………………………… 138

7-1- تاریخچه آتوماتای یادگیر…………………………….. 138

7-2- معیار های رفتار اتوماتای یادگیر…………………………….. 139

7-3- آتوماتای یادگیر با عملهای متغیر…………………………….. 141

7-4- آتوماتای یادگیر تعقیبی……………………………… 142

7-5- آتوماتای یادگیر سلولی (CLA)……………………………..

7-6- آتوماتای یادگیر سلولی باز(OCLA)……………………………..

7-7- آتوماتای یادگیر سلولی ناهمگام (ACLA)……………………………..

8- پیوست سوم: شرح نرم افزار J-Sim و پیاده سازی الگوریتمهای پیشنهادی با آن…… 155

8-1- مقدمه……………………………. 155

8-2- شبیه ساز J-Sim …………………………….

8-2-1- شبیه سازی شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از J-sim……………………………….

8-2-2- نصب و اجرا…………………………….162

8-3- پیاده سازی الگوریتم خوشه بندی پیشنهادی………………… 163

8-4- پیاده سازی الگوریتم پوشش پیشنهادی…………………….. 185

8-5- پیاده سازی الگوریتم تجمیع پیشنهادی……………………………… 190

9- واژه نامه…………………………….. 195

مراجع…………………………….. 199

چکیده:

کیفیت سرویس در شبکه های حسگر بی سیم نسبت به شبکه های سنتی بسیار متفاوت است. بعضی از پارامترهایی که در ارزیابی کیفیت سرویس در این شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از: پوشش شبکه, تعداد بهینه نودهای فعال در شبکه, طول عمر شبکه و میزان مصرف انرژی. در این پایان نامه سه مسئله اساسی شبكه ها ی حسگر بی سیم مطرح گردیده و با هدف بهبود پارامترهای کیفیت سرویس، برای این مسائل، راه حلهایی کارا با استفاده از روش هوشمند آتوماتاهای یادگیرسلولی ارائه شده است. ابتدا مسئله پوشش محیط در شبكه های حسگر را با استفاده از غیر فعال نمودن نودهای غیر ضروری و فعال نگه داشتن بهینه نودها حل می گردد، تا در مصرف انرژی صرفه جویی به عمل آمده و عمر شبکه افزایش یابد. سپس به مسئله خوشه بندی در شبکه حسگر پرداخته شده و با استفاده از آتوماتاهای یادگیرسلولی, شبکه های حسگر به گونه ای خوشه بندی می شوند که انرژی به صورت یکنواخت در شبکه بمصرف رسیده وعمر شبکه افزایش یابد. پس از آن با استفاده از آتوماتاهای یادگیر یک روش تجمیع داده های محیط حسگری پیشنهاد می گردد که در مصرف انرژی شبکه صرفه جویی به عمل آورده و عمر شبکه را افزایش می دهد. همه روشهای ارائه شده با استفاده از نرم افزار J-Sim شبیه سازی گردیده اند. نتایج شبیه سازی ها نشان دهنده عملکرد بهتر روشهای پیشنهادی نسبت به روشهای مشابه می باشد.

1- مقدمه

1-1- شبکه های حسگر بیسیم

شبكه های حسگر بی سیم[1] جهت جمع آوری اطلاعات در مناطقی كه كاربر نمی تواند حضورداشته باشد، مورد استفاده قرار می گیرند. در یك شبكه حسگر، حسگرها به صورت جداگانه مقادیر محلی را نمونه برداری (اندازه گیری) می كنند و این اطلاعات را درصورت لزوم برای حسگرهای دیگر و در نهایت برای مشاهده گر اصلی ارسال می نمایند. عملكرد شبكه این است كه گزارش پدیده هایی راكه اتفاق می افتد به مشاهده گری بدهد كه لازم نیست از ساختار شبكه و حسگرها به صورت جداگانه و ارتباط آنها چیزی بداند. این شبکه ها مستقل و خودگردان بوده وبدون دخالت انسان کار می کنند. معمولا تمامی گره­ها همسان می­باشند و عملاً با همکاری با یكدیگر، هدف كلی شبكه را برآورده می سازند. هدف اصلی در شبکه­های حسگر بی­سیم نظارت و کنترل شرایط و تغییرات جوی، فیزیکی و یا شیمیائی در محیطی با محدوده معین، می­باشد[1, 2]. شبکه­ حسگر بی­سیم نوع خاصی از شبکه­های موردی[2] است. مبحث شبکه های حسگر بی سیم یکی از موضوعات جدید در زمینه مهندسی شبکه و فناوری اطلاعات می باشد.

پیشرفتهای اخیر در طراحی و ساخت تراشه های تجاری این امكان را به وجود آورده است كه عمل پردازش سیگنال و حس كنندگی در یك تراشه یعنی حسگر شبكه بی سیم انجام گردد، كه شامل سیستم های میكروالكترومكانیكی [3](MEMS) مانند حسگرها، محرک ها[4] و قطعات رادیویی RF می باشد.

حسگرهای بی سیم كوچكی تولید شده است كه قابلیت جمع آوری داده از فاصله چند صد متر و ارسال داده بین حسگرهای بی سیم به مركز اصلی را دارا می باشد و با این تكنولوژی اطلاعات دما – نوسانات، صدا، نور، رطوبت، و مغناطیس قابل جمع آوری می باشد كه این حسگرهای بی سیم با هزینه كم و اندازه ای کوچک قابل نصب در شبكه های حسگر بی سیم می باشد. اما كوچك شدن حسگرهای بی سیم دارای معایبی نیز می باشد. تكنولوژی نیمه هادی باعث بوجود آمدن پردازنده های سریع با حافظه بالا شده است اما تغذیه این مدارات هنوز هم یك مشكل اساسی است كه محدود به استفاده از باطری گردیده است. بخش منبع تغذیه یک بخش مهم و محدود است که در صورتیکه از باطری در این شبکه ها استفاده شود، تعویض باطری ها در حالتی که تعداد نودهای شبکه زیاد باشد کاری سخت و دشوار خواهد بود و نودها به منظور ذخیره و صرفه جویی در مصرف انرژی مجبور به استفاده از ارتباطات برد کوتاه خواهند شد. تفاوت یك حسگر بی سیم كارا و یك حسگر بی سیم كه دارای كارایی كم از نظر انرژی است در عملكرد آنها در ساعت ها نسبت به هفته ها می باشد. افزایش اندازه شبكه WSN باعث پیچیدگی مسیریابی وارسال اطلاعات به مركز اصلی می باشد. اما همچنان مسیریابی و پردازش نیاز به انرژی دارند. بنابراین یكی از نكات كلیدی در توسعه و ارائه الگوریتمهای مسیریابی جدید، كاهش و صرفه جویی در انرژی مصرفی است. بخش های مختلف شبکه های حسگر بی سیم باید شبیه سازی و مدلسازی گردند تا کارآیی آنها مورد بررسی واقع شود. برای اینکار شبکه های حسگر بی سیم به گرافهایی نگاشت می شوند که در این گرافها هر گره مطابق با یک نود در شبکه بوده و هر لبه بیانگر یک پیوند یا کانال ارتباطی بین دو نود در شبکه خواهد بود.اگر ارتباط بین نودها در شبکه دو جهته باشد گراف نگاشت شده بدون جهت خواهد بود و اگر ارتباط بین نود ها در شبکه نا متقارن باشد در آن صورت گراف نگاشت یافته جهتدار خواهد بود. البته مدل ارتباطی بین نودها در شبکه می تواند یک به یک یا یک به همه باشد. فراهم آوردن یک مدل عملی برای حسگرها کار پیچیده و دشواری می باشد که این به خاطر تنوع در انواع حسگرها هم از نظر ساختاری و هم از نظر اصول و اساس کار آنها می باشد. شبكه های حسگر دارای ویژگیهایی منحصر به فرد هستند كه این امر باعث شده است تا پروتكل های خاصی برای آنها در نظر گرفته شود.

در شبكه های بی سیم حسگر معمولا فقط یك یا دو ایستگاه پایه وجود دارد و تعداد زیادی نودهای حسگر در محیط پخش گردیده اند. به علت محدودیت برد این حسگرها و انرژی باطری خیلی از نودها قادر به ارتباط مستقیم با ایستگاه پایه نمی باشند. اما با تكیه بر نودهای نظیر خود و نودهای حسگر دیگر، به ارتباط با ایستگاه پایه می پردازد كه در شبكه های [5]MANET نیز این عمل توسط نودهای معمولی انجام می شود.

معماری ارتباطات شبکه­های حسگر بی­سیم در شکل 1-1 دیده می­شود[1]. در شبکه­های حسگر بی­سیم، تعداد زیادی گره با امکانات مخابره، پردازش، حس کردن محیط و … در محیطی با چهارچوب معین پراکنده شده­اند. رویداد اتفاق افتاده و یا سوالات پرسیده شده از سوی گره مرکزی[6] و ماموریت محوله به هر گره موجب می­شود، ارتباطاتی بین گره­ها برقرار شود. اطلاعات رد و بدل شده می تواند گزارشی از وضیعت محدوده ای كه زیر نظر گره­های حسگر می­باشد به گره مرکزی و یا درخواستی از سمت گره مرکزی به سمت گره­های حسگر باشد. گره مرکزی به عنوان درگاه ارتباطی شبکه حسگر با سایر سیستم­ها و شبکه­های مخابراتی، در واقع گیرنده نهایی گزارش از گره­های حسگر می­باشد و بعد از انجام یکسری پردازش­ها، اطلاعات پردازش شده را به کاربر ارسال می­کند (با استفاده از یک رسانه ارتباطاتی مانند اینترنت، ماهواره و …). از سوی دیگر، درخواست­های کاربر نیز توسط این گره به شبکه انتقال می­یابد.

یك گره حسگر می تواند یكی از دو نقش تولید كننده داده ها و یا رله كننده داده های تولید شده توسط سایر گره ها را بر عهده بگیرد. عموماً در شبكه های حسگر، اغلب گره ها هر دو نقش را به صورت توأم ایفا می كنند. برپایی و طراحی ساختار و معماری ارتباطات بین گره­های شبکه نیازمند رعایت فاکتورهای مختلف و زیادی از جمله تحمل­پذیری خطا، مقیاس پذیری، هزینه تولید، محیط عملیات، توپولوژی شبکه حسگر، محدودیت­های سخت افزاری، ابزار و رسانه ارتباط، انرژی مصرفی و … می­باشد. جهت آشنایی بیشتر با شبکه های حسگر بی سیم به پیوست اول مراجعه گردد.

1-1-1- مسائل مطرح در شبکه های حسگر بیسیم

عوامل متعددی در طراحی شبکه­های حسگر موثر است و موضوعات بسیاری در این زمینه مطرح است که بررسی تمام آنها در این نوشتار نمی­گنجد از این رو تنها به ذکر برخی از آنها بطور خلاصه اکتفا می­کنیم.

1-مسیریابی: ماهیت اصلی شبکه­های حسگر به این صورت است که کارهایی که انجام می­دهند باید به صورت محلی باشد چرا که هر گره تنها می­تواند با همسایه ­های خود ارتباط برقرار کند و اطلاعات کلی و سراسری از شبکه چندان در دسترس نیست (جمع­آوری این اطلاعات هزینه و زمان زیادی را مصرف می­کند). اطلاعات بدست آمده توسط گره ­ها، باید با استفاده از تکنیک­های مسیریابی، به نحوی به گره مرکزی ارسال گردد.

2- تنگناهای سخت­ افزاری: هرگره ضمن اینكه باید كل اجزاء لازم را داشته باشد باید بحد كافی كوچك، سبك و كم حجم نیز باشد. در عین حال هر گره باید انرژی مصرفی بسیار كم و قیمت تمام شده پایین داشته و با شرایط محیطی سازگار باشد. اینها همه محدودیت­هایی است كه كار طراحی و ساخت گره های حسگر را با چالش مواجه می­كند. ارائه طرح­های سخت­افزاری سبک و کم حجم در مورد هر یک از اجزای گره بخصوص قسمت ارتباط بی­سیم و حسگرها از جمله موضوعات تحقیقاتی است که جای کار بسیار دارد. پیشرفت فن­آوری ساخت مدارات مجتمع با فشردگی بالا و مصرف پایین، نقش بسزایی در كاهش تنگناهای سخت­افزاری داشته است.

3- تحمل­پذیری خطا و قابلیت اطمینان[1]: هر گره ممكن است خراب شود یا در اثر رویدادهای محیطی مثل تصادف یا انفجار بكلی نابود شود یا در اثر تمام شدن منبع انرژی از كار بیفتد. منظور از تحمل پذیری یا قابلیت اطمینان این است كه خرابی گره­ها نباید عملكرد كلی شبكه را تحت تاثیر قرار دهد. در واقع می­خواهیم با استفاده از اجزای غیر قابل اطمینان یك شبكه قابل اطمینان بسازیم.

4- توپولوژی: توپولوژی شبکه یکی از مفاهیم اولیه در شبکه­های حسگر است که دیگر موارد نظیر مسیریابی و … بر روی آن تعریف می­شود. ساختارهای زیادی در توپولوژی مطرح است که بر اساس اولویت­های مختلف و در شرایط متفاوت یکی بر دیگری برتری دارد. از جمله مواردی که در انتخاب یک ساختار تاثیر می­گذارد می­توان به مصرف انرژی کمتر، تنک بودن ساختار، کم بودن درجه گره، تحمل­پذیری خطا و تداخل اشاره کرد.

5- مقیاس­پذیری[2]: شبكه باید هم از نظر تعداد گره و هم از نظر میزان پراكندگی گره­ها مقیاس­پذیر باشد. بعبارت دیگر شبكه حسگر از طرفی باید بتواند با تعداد صدها، هزارها و حتی میلیون­ها گره كار كند و از طرف دیگر، چگالی توزیع متفاوت گره­ها را نیز پشتیبانی كند. در بسیاری كاربردها توزیع گره­ها تصادفی صورت می­گیرد و امكان توزیع با چگالی مشخص و یكنواخت وجود ندارد یا گره­ها در اثر عوامل محیطی جابجا می­شوند. بنابراین چگالی باید بتواند از چند عدد تا چند صد گره تغییر كند. موضوع مقیاس­پذیری به روش­ها نیز مربوط می­شود برخی روش­ها ممكن است مقیاس­پذیر نباشند یعنی در یك چگالی با تعداد محدود از گره كار كند. در مقابل برخی روش­ها مقیاس­پذیر هستند.

6- شرایط محیطی: طیف وسیعی از كاربرد­های شبكه ­های حسگر مربوط به محیط­هایی می­شود كه انسان نمی­تواند در آن حضور داشته باشد. مانند محیط­های آلوده از نظر شیمیایی، میكروبی، هسته­ای و یا مطالعات در كف اقیانوس­ها و فضا و یا محیط­های نظامی به علت حضور دشمن و یا در جنگل و زیستگاه جانوران كه حضور انسان باعث فرار آنها می­شود. در هر مورد، شرایط محیطی باید در طراحی گره­ها در نظر گرفته شود مثلا در دریا و محیط­های مرطوب گره حسگر در محفظه­ای كه رطوبت را منتقل نكند قرار می گیرد.

2-10- مدیریت دانش مشتری در راستای حفظ و وفاداری مشتری…………………………………….. 45

2-11- مدیریت ارتباط و تمركز بر مشتریان كلیدی………………………………………………………… 46

2-12- پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………. 49

فصل سوم: روش تحقیق (متدولوژی)

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………. 54

3-2- روش تحقیق ……………………………………………………………………………………………….. 55

3-3- جامعه آماری………………………………………………………………………………………………… 55

3-4- حجم نمونه و روش اندازه گیری………………………………………………………………………… 55

3-5- روش گردآوری اطلاعات………………………………………………………………………………… 55

3-6- ابزار جمع آوری اطلاعات ……………………………………………………………………………….. 55

3-7-روائی و پایائی ابزار سنجش………………………………………………………………………………. 56

3-8- روش تجزیه و تحلیل داده ها …………………………………………………………………………… 57

فصل چهارم: تجزیه و تحلیل داده های تحقیق

4-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………… 72

4-2- بخش توصیفی پرسشنامه ………………………………………………………………………………… 73

4-3- توصـیف آماری شاخصهای مركزی و پراكندگی متغیرهای تحقیق………………………………. 75

4-4- آزمون كولموگوروف ـ اسمیرنوف برای تعیین نرمال بودن توزیع متغیرهای تحقیق………….. 78

4-5- تجـزیه و تحلیل استنباطی داده های آماری (آزمون فرضیه های تحقیق)…………………………. 79

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………. 84

5-2-نتیجه گیری…………………………………………………………………………………………………….. 85

5-3- پیشنهادات ………………………………………………………………………………………………….. 85

5-4- محدودیتهای تحقیق ………………………………………………………………………………………. 87

منابع و مأخذ………………………………………………………………………………………………………… 72

چكیده

مدیریت ارتباط با مشتری یكی از دستاوردهای عصر اطلاعات و دانش است و با توجه به ویژگیهای آن، امروزه سازمانها با جدیت به دنبال بهره مندی از نتایج آن هستند. تحقیق حاضر با هدف بررسی عوامل مؤثر براستقرار فرایندمدیریت ارتباط با مشتری دربانک کشاورزیشهرستان اردبیل انجام پذیرفته است. جامعة آماری تحقیق حاضر شامل کلیة كاركنان مدیریت شعب بانک كشاورزی شهرستان اردبیل بوده كه از مجموع پرسشنامه های منتشره (49 نفر جامعة آماری)، به دلیل عدم حضور برخی مسئولین و در مواردی عدم همكاری از سوی برخی از آنها از یك سو و وجود برخی پرسشنامه های ناقص از سوی دیگر موجب گردید كه در كل تعداد 44 پرسشنامه گردآوری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. ابزار جمع آوری اطلاعات پرسشنامه استاندارد نیلوسن (1996) بوده و برای تجزیه و تحلیل داده ها از آمارة آزمون t بهره گرفته شده است. نتایج حاصل از آزمون متغیرهای تحقیق نشان داد كه تمرکز بر مشتریان اصلی و کلیدی، توجه به مدیریت دانش، برخورداری از فناوری مدرن و به روز و سازماندهی فرایندهای کسب و کار در استقرار مدیریت ارتباط با مشتری در بانک کشاورزی تأثیر می گذارد.

3-3-1 راه­کارهای مبتنی بر جستجوی محلی ………………………………………… 26

3-3-2 راه­کارهای جمعیت محور ……………………………………………………………. 28

3-4 جمع­بندی …………………………………………………………………………………………………… 31

4- الگوریتم­های پیشنهادی ………………………………………………………………………….. 33

4-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 33

4-2 فرضیات وتعاریف …………………………………………………………………………………………… 34

4-3 الگوریتم­ Asuffrage ……………………………………………………………………………………..

4-4 الگوریتم­ MaxSuffrage ………………………………………………………………………………..

4-5 الگوریتم توازن نسخه یک …………………………………………………………………………….. 38

4-6 الگوریتم توازن نسخه دو ………………………………………………………………………………. 40

4-7 الگوریتم ژنتیک و توازن بار ………………………………………………………………………….. 41

4-8 جمع­بندی ……………………………………………………………………………………………………… 46

5- نتایج حاصل از ارزیابی………………………………………………………………………………. 47

5-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………. 47

5-2 محک ارزیابی براون ……………………………………………………………………………………… 47

5-3 ارزیابی الگوریتم Asuffrage …………………………………………………………………………

5-4 ارزیابی الگوریتم MaxSuffrage ……………………………………………………………………

5-5 ارزیابی الگوریتم توازن نسخه یک …………………………………………………………………. 53

5-6 ازریابی الگوریتم توازن نسخه دو …………………………………………………………………… 54

5-7 ارزیابی الگوریتم ژنتیک به همراه توازن بار……………………………………………………. 55

5-8 پیشنهادات برای آینده …………………………………………………………………………………. 57

6- منابع ……………………………………………………………………………………………………… 58

چکیده:

شبکه­های تورین محاسباتی (گرید) زمینه ای را فراهم آورده است که بتوان از منابع ناهمگن در نقاط مختلف جغرافیایی برای حل مسائل پیچیده علمی، مهندسی و تجارت استفاده کرد. عملیات زمانبندی نقش کلیدی در عملکرد گرید ایفا می­کند. در این پایان نامه با استفاده از مزایای الگوریتم ژنتیک، پنج الگوریتم زمانبندی برای نگاشت بهینه­ای از کارهای دسته­ای روی ماشین­ ها ارائه شده است که تمامی فضای جستجو مسأله زمانبندی را بررسی کرده و یک توازن بار روی همه ماشین­ها ایجاد نماید. نتایج پیاده­ سازی الگوریتم­های ارائه شده نشان دهنده متوسط کاهش 13.23 درصد در زمان اتمام آخرین کار نسبت به الگوریتم های پیشین است.

1- مقدمه

1-1- مقدمه

کامپیوترهای امروزی مانند مغز انسان معمولا از بخش کوچکی از توانایی های خود استفاده می کنند و اغلب به صورت غیرفعالند و منتظر اطلاعات ورودی می مانند. تصور کنید که اگر از منابع سخت افزاری این همه کامپیوتر غیرفعال استفاده شود و همه در یک کامپیوتر جمع شوند، چه دستگاه پرقدرتی خواهیم داشت. شبکه­های محاسباتی (گرید)[1] زمینه ای را فراهم آورده است که بتوان از منابع (کامپیوتری) سیستم های دیگر نیز استفاده نماییم. اغلب مسائل پیچیده علمی، مهندسی و تجارت احتیاج به میزان زیادی از منابع برای اجرا دارند، بهترین راه حل برای اینگونه مسائل استفاده از گرید می­باشد[1].

هدف شبکه­های محاسباتی (گرید) به اشتراک گذاشتن منابع کامپیوتری در نقاط مختلف جغرافیایی با مدیریت­های مختلف بین کاربران است. کاربران درخواست­های خود را پیوسته برای محیط گرید ارسال می­کنند و بخش مدیریت منابع[2] این کارها را به گره های محاسباتی[3] موجود در شبکه اختصاص می­دهد. به چگونگی تخصیص این درخواست­ها روی گره­های محاسباتی مختلف زمانبندی[4] می­گویند.

اعمال سیاست­های مختلف برای عملیات زمانبندی نتایج متفاوتی را خواهد داشت که این سیاست با توجه به اهداف مشخص شده برای گرید اتخاذ می­شوند. عملیات زمانبندی در سیاست­های مختلف از فاکتورهای متفاوتی برای تخصیص کارها روی منابع مختلف استفاده می­کند. امکان دارد یک فاکتور نقش تعیین کننده­ای در یکی از سیاست­ها داشته باشد ولی در سیاست دیگر اصلا به آن توجه نشود، از اینرو هدف هر الگوریتم بهینه کردن سیاست مورد نظر خود است.

1-2 هدف از اجرای پایان نامه

با توجه به تاثیر بالای عملیات زمانبندی در عملکرد بهینه گرید و مزایایی که برای گرید در قسمت قبل ذکر شد، ارائه یک روش کارا در زمانبندی می تواند تاثیر زیادی در حل مسائل بزرگ در شاخه های مختلف داشته باشد.

در گریدهای محاسباتی هدف بالا بردن درصد استفاده از منابع در کنار کاهش زمان اتمام آخرین کار می­باشد. در این طرح تحقیق همین اهداف را دنبال می­کنیم و سعی داریم نگاشتی از کارها را ارائه دهیم که هم باعث بالا رفتن بهره­وری از منابع شود و هم کمترین زمان را برای اتمام آخرین کار داشته باشد.

1-3 مراحل انجام پایان نامه

برای انجام پایان­نامه ابتدا مفاهیم گرید و روش­های موجود مطالعه و بررسی شدند و بعد از مقایسه صورت گرفته روی روش­های مختلف، الگوریتم ژنتیک برای تولید نگاشت انتخاب شد. در کنار الگوریتم ژنتیک الگوریتمی را ارائه کردیم که به توازن بار روی منابع کمک می­کند و با استفاده از مزایای دو الگوریتم نام برده شده نگاشت بهینه­ای را برای کارها بدست آوردیم. برای پیاده­سازی الگوریتم­ها از زبان برنامه نویسی java شده است.

1-4 ساختار پایان نامه

در فصل دوم الگوریتم ژنتیک، پارامترهای موثر در این الگوریتم و مفاهیم اولیه­ی زمانبندی مورد بررسی قرار می­گیرد. در فصل سوم گذری بر تحقیقات پیشین خواهیم داشت. الگوریتم­های پیشنهادی در فصل چهارم ارائه شده است و در فصل پنجم نتایج حاصل از ارزیابی و مقایسه الگوریتم­های پیشنهادی آورده شده است.

2- ادبیات موضوعی

1-2- مقدمه

در این فصل ابتدا الگوریتم ژنتیک را مورد بررسی قرار می­دهیم. در این بررسی ساختار کلی الگوریتم ژنتیک و پارامترهای تاثیرگذار در عملکرد این الگوریتم را مشخص می­کنیم. در ادامه محیط شبکه­های محاسباتی گرید را شرح داده و به بررسی اصطلاحات و تعاریف موجود می­پردازیم. روش­های مختلف زمانبندی را بیان کرده و انواع صف­بندی کارها را مورد بررسی قرار می­دهیم.

الگوریتم ژنتیك، الهامی از علم ژنتیك و نظریة تكامل داروین است و بر اساس بقای برترین‏ها یا انتخاب طبیعی استوار است. یك كاربرد متداول الگوریتم ژنتیك، استفاده از آن بعنوان تابع بهینه‏كننده است. الگوریتم ژنتیك ابزار سودمندی دربازشناسی الگو، انتخاب ویژگی، درك تصویر و یادگیری ماشینی است[3-8]. در الگوریتم‏ ژنتیك[1]، نحوه تكامل ژنتیكی موجودات زنده شبیه‏سازی می‏شود.

اگرچه كارهایی توسط یك زیست­شناس به نام Fraser در زمینه مدل­سازی تكامل در سیستم های بیولوژیك در دهه 60 میلادی صورت گرفت ولی الگوریتم ژنتیك برای كاربردهای مهندسی و به صورت امروزی آن، نخستین بار توسط جان هلند[9] متخصص علوم كامپیوتر دانشگاه میشیگان در سال 1975 پیشنهاد گردید. كار وی آغاز تمامی كوشش­ها برای كاربرد الگوریتم ژنتیك در مهندسی است. پس از آن كارهای Dejong [10]در سال 1975 در زمینه بررسی و مقایسه چندین روش الگوریتم ژنتیك پایه های نظری بحث را فراهم آورد. این الگوریتم با الهام از طبیعت بر پایه اصل تكاملی «پایداری بهترین ها»[2] استوار است. الگوریتم ژنتیك اگرچه پس از الگوریتم استراتژی تكاملی پیشنهاد گردید ولی مشهورترین روش از بین الگوریتم های تكاملی است. در یك الگوریتم ژنتیك یك جمعیت از افراد طبق مطلوبیت آنها در محیط بقا می­یابند. افرادی با قابلیت­های برتر، شانس ازدواج وتولید مثل بیشتری را خواهند یافت. بنابراین بعد از چند نسل فرزندانی با كارایی بهتر بوجود می آیند. در الگوریتم ژنتیك هر فرد از جمعیت بصورت یك كروموزوم معرفی می شود. كروموزوم­ها در طول چندین نسل كامل­تر می شوند. در هر نسل كروموزوم­ها ارزیابی می شوند و متناسب با ارزش خود امكان بقا و تكثیر می یابند. تولید نسل در بحث الگوریتم ژنتیك با عملگرهای آمیزش و جهش صورت می‏گیرد. والدین برتر بر اساس یك تابع برازندگی انتخاب می شوند.

در هر مرحله از اجرای الگوریتم ژنتیك، یك دسته از نقاط فضای جستجو مورد پردازش‏های تصادفی قرار می‏گیرند. به این صورت كه به هر نقطه دنباله‏ای از كاراكترها نسبت داده می‏شود و بر روی این دنباله‏ها، عملگرهای ژنتیكی اعمال می‏شوند. سپس دنباله‏های بدست آمده رمزگشایی می‏گردد تا نقاط جدیدی در فضای جستجو بدست آید. در آخر براساس این كه تابع هدف در هر یك از نقاط چه مقدار باشد، احتمال شركت نمودن آنها در مرحله بعد تعیین می‏گردد[11-14].