مجله علمی  رایانش نرم و فناوری اطلاعات

مجله علمی رایانش نرم و فناوری اطلاعات

بهینه سازی مصرف انرژی در شبکه های حسگر بی سیم با استفاده از الگوریتم انتخاب سر خوشه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان
دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شاهد، تهران، ایران.
چکیده
در طول دهه‌های گذشته، شبکه‌های حسگر بی‌سیم به دلیل کاربردهای گسترده، توجه تحقیقاتی قابل توجهی را به خود جلب کرده‌اند. عنصر اصلی یک شبکه حسگر بی‌سیم، گره حسگر آن است. این گره‌ها با باتری‌هایی تغذیه می‌شوند که اغلب قابلیت شارژ مجدد ندارند و یا به علت مشکلات دسترسی به گره‌های حسگر در محیط‌های سخت، تعویض آنها پر هزینه است. بنابراین یکی از مهم‌ترین مسائل در شبکه‌های حسگر بی‌سیم، بهینه‌سازی مصرف انرژی و به تبع آن افزایش طول عمر شبکه است. روش‌های مختلفی برای غلبه بر این چالش پیشنهاد شده است که در میان آنها، خوشه بندی گره‌ها و تجمیع و ارسال سلسله مراتبی داده‌های حس شده به ایستگاه پایه جهت پردازش، به عنوان یکی از متداول‌ترین روش‌های مورد استفاده در نظر گرفته می‌شود. در این مقاله، سه نوع توپولوژی شبکه 1) یک سطحی، 2) دو سطحی با حفظ وابستگی به خوشه اول و 3) دو سطحی بدون وابستگی به خوشه اول با استفاده از سه روش انتخاب سرخوشه ، پیاده‌سازی شده است. روش‌های انتخاب سرخوشه به صورت 1)انتخاب تصادفی بر اساس پروتکل لیچ، 2)مرتب شده، به ترتیب پر انرژی‌ترین گره‌ و 3)وزن‌ محور، براساس ترکیب دو معیار انرژی باقی مانده گره‌ها و فاصله با سایر سرخوشه‌های منتخب، مفروض است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی نمایانگر آن است که انتخاب سرخوشه بر اساس روش وزن‌ محور پیشنهادی و استفاده از توپولوژی شبکه دو سطحی بدون وابستگی پیشنهادی باعث افزایش طول عمر شبکه، کاهش مصرف انرژی و افزایش دوره پایداری، با مفهوم فاصله زمانی شروع عملیات شبکه تا مرگ اولین گره حسگر، می‌شود.
کلیدواژه‌ها

[1] Đ. Banđur, B. Jakšić, M. Banđur and S. Jović, "An analysis of energy efficiency in Wireless Sensor Networks (WSNs) applied in smart agriculture", Computers and Electronics in Agriculture, pp. 500-507, 2019.
[2]  O. khalaf, M. Abdulsahib, "Energy Efficient Routing and Reliable Data Transmission Protocol in WSN". Journal of International Center for Scientific Research and Studies, Vol.12, No.3, November 2020.
[3] P.Sultana, H.Zeeshan, “A Review on Cross-Layer Design Approach in WSN by Different Techniques”, Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal Vol. 5, No. 4, pp.741-754 ,2020.
[4] S.Tyagi, N.Kumar, “A systematic review on clustering and routing techniques based upon LEACH protocol for wireless sensor networks”, Journal of Network and Computer Applications, Vol.36, No.2, pp.623-645, March 2013.
[5] S. Rani, "Network adaptive self-configuring multi-mode LEACH protocols for hierarchical WSN", Third International Conference on Communication, 2022.
[6] N. S. Karan Singh، "QoS-Based Energy-Efficient Protocols for Wireless Sensor Network". Journal of Sustainable computing,2021.
[7] Y.Adnan, A.Faiza, H.Shahzaib, “Performance Comparison of Various LEACH Protocols in Wireless Sensor Networks”, 9 IEEE 15th International Colloquium on Signal Processing & its Applications, 8 -9 March 2019.
[8] Sh.Misra, R.Kumar, “An Analytical Study of LEACH and PEGASIS protocol in Wireless Sensor Network”, International Conference on Innovations in information Embedded and Communication Systems (ICIIECS), 2017.
[9] Y.Ge, Sh.Wang, J.Ma, “Optimization on TEEN routing protocol in cognitive wireless sensor network”, Ge et al. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2018.