بهبود طول عمر و بیشینه‌سازی پوشش در شبکه حس‌گر بی‌سیم خوشه‌بندی‌شده با استفاده از مسیریابی چندجهشی

نویسندگان

دانشگاه شاهد تهران - دانشکده فنی و مهندسی

چکیده

در این مقاله به مسئله بهبود مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه حس‌گر بی‌سیم (WSN) با در نظر گرفتن پوشش پرداخته شده است. مسئله پوشش به‌عنوان «پوشش اهداف» در نظر گرفته شده است که در آن منظور از اهداف، نقاط خاصی از ناحیه کار است که در تمام مدت حیات شبکه باید تحت نظارت باشند. از آن‌جایی که تعداد گره‌ها بسیار بیشتر از تعداد اهداف است، حس‌گرها با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی در گروه‌هایی موسوم به مجموعه‌های پوشش دسته‌بندی شده‌اند؛ به‌طوری‌که هر مجموعه پوشش، به‌تنهایی تمامی اهداف را تحت پوشش قرار می‌دهد. عملیات شبکه به دوره‌هایی با مدت زمانی یکسان تقسیم گشته است. در هر دوره، یک مجموعه پوشش انتخاب شده و نظارت اهداف را بر عهده می‌گیرد و گره‌های موجود در سایر مجموعه‌ها غیرفعال هستند. خوشه‌بندی و مسیریابی برای مجموعه انتخابی، توسط یک مدل MILP تعیین شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی علاوه بر پوشش تمامی اهداف، طول عمر شبکه را بهبود می‌بخشد. همچنین، بررسی اثر تغییر تعداد مجموعه‌ها بر طول عمر شبکه، بیان‌گر وجود تعاملی میان تعداد مجموعه‌های پوشش و شعاع سنجش اتخاذشده توسط گره‌های فعال است. به‌علاوه، روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم‌های مشابه عملکرد بهتری از نظر طول عمر دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Lifetime Improvement and Coverage Maximization of Cluster-Based Wireless Sensor Network Using Multi Hop Routing

نویسندگان [English]

  • S. H. Keshmirifar
  • H. Bakhshi
Department of Electrical Engineering, Shahed University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The purpose of this paper is to reduce energy consumption and improve lifetime of a wireless sensor network (WSN) which is capable of covering all targets. Targets are special points of sensing field with determined locations that need to be constantly monitored. To this end, sensor nodes are categorized into number of groups called cover sets using an optimization approach. Each set alone, is able to cover all the targets. The operation of the network is divided into rounds with the same lengths. In the beginning of each round, one cover set is selected and will perform the monitoring task for current round while other nodes in other sets, are in sleep mode. Clustering and routing decisions of the network is calculated via a Mixed-Integer Linear Programming (MILP) model. Simulation results show that our proposed method not only fulfills the coverage requirements of the network, but also improves the network lifetime. Also, the impact of altering the number of cover sets reveals a tradeoff between the number of sets and the sensing radius adopted by sensors. Moreover, the proposed method outperforms similar algorithms in terms of network lifetime.

کلیدواژه‌ها [English]

  • WSN
  • Clustering
  • Routing
  • coverage
  • cover sets
  • MILP