به كارگيري الگوريتم بهينه سازي PSO به منظور بهبود طول عمر شبكه هاي حسگر بيسيم

Wireless Sensor Networks Lifetime Improvement Utilizing PSO Algorithm

از آنجايي­ كه در شبكه هاي حسگر بيسيم (WSN) يك ساختار ثابت يا مديريت متمركز وجود ندارد، انتخاب تعدادي از حسگرها براي تشكيل يك مجموعه غالب همبند (CDS) به عنوان ستون‌فقرات مجازي بسيار كارآمد است. در اين مقاله، مساله مجموعه غالب همبند با حداقل وزن و محدوديت درجه (DC-MWCDS) براي ساخت ستون‌فقرات كارآمد انرژي در WSN به كار برده شده است. مساله DC-MWCDS، CDSاي با كمترين وزن و محدوديت درجه برروي گراف شبكه ايجاد مي كند. هدف اين مقاله پيدا كردن محدوديت درجه و انرژي براي گره هاي مجموعه غالب (DS) به منظور افزايش طول عمر شبكه است. در اينجا به منظور بيشينه ساختن طول عمر شبكه، با استفاده از الگوريتم بهينه سازي دسته ذرات (PSO) ضريب حداقل انرژي و حداكثر درجه گره ها را پيدا كرده و در هنگام انتخاب گره هاي DS، گره هايي كه انرژي باقيمانده شان كمتر از حاصلضرب ضريب به دست آمده در ميانگين انرژي گره هاي شبكه و يا درجه شان بيشتر از حاصلضرب ضريب حاصل در درجه بيشينه شبكه باشد، نمي توانند در اين رقابت شركت نمايند. همانطور كه در شبيه سازي ها ارائه خواهد شد، الگوريتم پيشنهادي، توانسته است نسبت به روش هاي مشابه طول عمر شبكه را تا حد زيادي بهبود بخشد.

Since there is no fixed infrastructure or centralized management in Wireless Sensor Networks (WSNs), a Connected Dominating Set (CDS) has been proposed as a virtual backbone. In this paper, degree-constrained minimum-weight connected dominating set (DC-MWCDS) problem is used for modeling energy-efficient backbone formation in wireless sensor networks in UDG. DCMWCDS aims at forming degree-constrained backbone and minimizing the weight of the CDS made for network graph simultaneously. The aim of this paper, is proposing an energy efficient connected dominating set (CDS) scheme in wireless sensor networks, which prolongs the network lifetime. In proposed algorithms, we use an optimal weight based on the minimum residual energy and maximum effective degree of nodes for backbone formation to prolong the network lifetime. The optimal weight coefficients are determined using particle swarm optimization (PSO) algorithm. Then, when selecting nodes for dominating set (DS) formation, these coefficients will be used. If the degree of a node is more than coefficient of degree constraint and energy of a node is less than coefficient of energy constraint, the node won't be selected for DS formation. The message and time complexity of the proposed algorithm is O(n). Simulation results show that proposed algorithms outperforms the other methods in terms of network lifetime.