صرفه‌جويي در مصرف انرژي شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم با استفاده از پروتكل مسيريابي مبتني بر خوشه‌بندي مسطح و الگوريتم‌هاي تكاملي

Energy-Efficient Wireless Sensor Networks Using Flat Cluster-based Routing Protocol and Evolutionary Algorithms

شبكه ­هاي حسگر بي­ سيم داراي تعداد زيادي گره­ هاي حسگر با انرژي محدود مي باشند كه در يك منطقه محدود پراكنده شده ­اند. بيشتر انرژي گره­ها براي ارسال اطلاعات به ايستگاه مركزي مصرف مي­شود. با توجه به محدوديت انرژي در اين نوع شبكه­ ها، افزايش طول عمر با كاهش مصرف انرژي همواره مورد توجه بوده است. در اين تحقيق، يك الگوريتم خوشه ­بندي سطحي مبتني بر ژنتيك در راستاي افزايش طول عمر اين نوع شبكه­ ها ارائه شده است. در خوشه ­بندي سطحي پيشنهادي، ناحيه جغرافيايي با توجه به برد راديويي به سه سطح تقسيم شده و خوشه ­بندي گره­هاي هر سطح به صورت جداگانه انجام مي ­شود. سرخوشه­ ها انرژي بيشتري نسبت به ديگر گره­ها براي ارسال اطلاعات مصرف مي­كنند، لذا هدف الگوريتم پيشنهادي كاهش تعداد سرخوشه­ ها در جهت افزايش طول عمر شبكه است. در نهايت با تغيير سرخوشه­ ها در هر دور مسيريابي، توازن مصرف انرژي بيشتري بين گره­ها به وجود مي­ آيد. نتايج حاصل شده از آزمايشات، حاكي از برتري الگوريتم پيشنهادي در ارسال پيام و طول عمر شبكه نسبت به ساير پروتكل­ هاي مشابه مي ­باشد.

Wireless sensor networks have a large number of limited-energy sensor nodes dispersed in a finite area. Most node energies are used to send data to the central station. Due to the energy constraints in this type of grid, increasing life expectancy has always been a concern with decreasing energy consumption. The aim of this study is to provide surface clustering based on genetic algorithm in order to increase the life span of these networks. In proposed surface clustering, the geographic area is divided into three levels according to the radio range and the clustering of the nodes of each level is done individually. The cluster heads use more energy than other nodes to send information, so the proposed algorithm aims to reduce the number of cluster heads in order to increase the network lifetime. Finally, by changing the clusters in each routing round, there is a greater energy balance between the nodes. The results from the experiments indicate the superiority of the proposed algorithm in transmitting messages and network lifetimes over other similar protocols.