چکیده

          در این مقاله، یک نسخه بهبود یافته از پروتکل خوشه‌بندی نابرابر توزیع‌شده‌ی انرژی آگاه (EADUC) ارائه شده است. پروتکل EADUC معمولا برای حل مشکل فقدان انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چند هاپی استفاده می‌شود. در EADUC، به محل ایستگاه پایه و انرژی باقی‌مانده به‌عنوان پارامترهای خوشه‌بندی اهمیت داده می‌شود. براساس این پارامترها، شعاع رقابت مختلفی به گره اختصاص داده می‌شود. در اینجا، یک رویکرد جدید به‌منظور بهبود کار EADUC، با انتخاب سخوشه با توجه به تعداد گره همسایگی علاوه بر دو پارامتر بالا مطرح شده است. گنجایش اطلاعات همسایگی برای محاسبه شعاع رقابت، تعادل انرژی بهتری در مقایسه با روش‌های موجود فراهم می‌کند. علاوه بر این، برای انتخاب گره هاپ بعدی، متریک به‌طورمستقیم از نظر هزینه انرژی به‌جای اطلاعات از راه دور مورد استفاده در EADUC و فاز انتقال داده در هر دور با گسترش تعداد جمع‌آوری داده‌ها از طریق استفاده از اسلات‌های بزرگ و کوچک تعریف می‌شود. روش مورد استفاده، جهت حفظ خوشه یکسان برای چند دور و درنتیجه کاهش سربار خوشه موثر است. عملکرد پروتکل ارائه شده تحت سه سناریو مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته و از طریق شبیه‌سازی با پروتکل‌های موجود مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که این طرح پیشنهادی از نظر طول عمر شبکه در تمام حالات بهتر از پروتکل‌های موجود است. 

1. معرفی 

           شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSN ها) براساس بسیاری از محدودیت‌های مشخص منابع مانند انرژی، قدرت پردازش، ذخیره‌سازی و محدوده انتقال مشخص می‌شوند. علاوه بر این عوامل، انرژی حسگرها، از محدودیت‌های اساسی منابع در شبکه‌های حسگر بی‌سیم است. بسیاری از کارهای تحقیقاتی در دهه گذشته برای رسیدگی به این چالش انجام شده است [1-3]. WSN ها برای جمع‌آوری داده‌های کاربردی که شامل مقدار زیادی از منطقه از جمله مناطق زراعی، جنگل‌ها، معادن زغال سنگ، نظارت تونل راه‌آهن، نظارت سلول‌های خورشیدی فتوولتائیک در یک شبکه و غیره هستند کاربرد دارد و WSN ها نیاز به داده‌هایی از تمام مکان‌ها دارند [2،4-6]. ایستگاه پایه (BS) در بسیاری از موارد دور از حسگرها قرار دارد. در چنین شبکه‌هایی، داده‌ها به‌صورت دوره‌ای توسط BS جمع می‌شوند. خوشه‌بندی با توپولوژی سلسله مراتبی برای تحقق نظارت مستمر شبکه‌ها پرکاربرد است [7-11]. که نشان داده است خوشه‌بندی شبکه، طول عمر بیشتری از شبکه با انتقال مستقیم داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. نشان داده شده است که طول عمر شبکه توسط یک عامل حدودا 2 یا 3 بار با خوشه‌بندی بهبود می‌یابد [12].

           مزایای بسیاری برای استفاده از پروتکل‌های خوشه‌بندی در شبکه‌های جمع‌آوری داده‌ها وجود دارد. در شبکه‌ی متراکم، به طور معمول حجم زیادی از ترافیک بین سنسورها وجود دارد، که منجر به دخالت و پس از آن برخورد می‌شود. انتظار می‌رود که گروه‌بندی سنسورها تعداد مسافت‌های طولانی را به‌حداقل برساند و در نتیجه در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود. در خوشه‌بندی، زمان بیکاری گره‌های سنسور طبیعی (اعضای خوشه) استخراج می‌شود، در حالی‌که سرخوشه‌ها موجب هماهنگی فعالیت‌های گره‌های عضو و در نتیجه صرفه‌جویی انرژی [13] می‌شوند. برنامه‌ریزی فعالیت تا حد زیادی از طریق TDMA براساس برنامه‌ریزی اجرا می‌شود [5،11،14،15]. همچنین خوشه‌بندی، جمع‌آوری داده‌ها در سرخوشه (CH) را با کاهش تعداد بسته داده‌های منتقل شده تسهیل می‌کند، که به کاهش مصرف انرژی در گره‌های حسگر کمک می‌کند [13]. 

این مقاله در نشریه الزویر منتشر شده و ترجمه آن با عنوان شبکه های حسگر بی سیم ناهمگن در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:

An improved energy aware distributed unequal clustering protocol for heterogeneous wireless sensor networks