ارايه روشي بهينه، مبتني بر كاربرد جهت حركت سينك در شبكه‌هاي سلسله مراتبي حسگر بي سيم

A Novel Approach for Controlling Mobile Sink in Hierarchical Wireless Sensor Network

استفاده از سينك متحرك يكي از مهمترين تكنيك ها در جهت مصرف بهينه انرژي و به دنبال آن افزايش عمر شبكه هاي حسگر بي سيم مي باشد. كارهاي زيادي در خصوص قرارگيري سينك متحرك در شبكه و همچنين تعيين مسيري براي حركت آن ارايه شده است. از آنجايي كه ساختارهاي سلسله مراتبي نيز به عنوان يكي از پركاربردترين توپولوژي هاي شبكه هاي حسگر بي سيم محسوب مي گردد، ما در اين مقاله حركت سينك را در شبكه‌هاي سلسله مراتبي دو سطحي مورد بررسي قرار داده ايم. روش پيشنهادي كه مبتني بر مدل برنامه نويسي رياضي (Mixed Integer Linear Programming) MILP مي-باشد، انعطاف پذيري موثري در خصوص نوع كاربرد شبكه حسگر دارد؛ به طوري كه با توجه به نوع كاربرد شبكه و به تبع آن سطح بحراني بودن زمان گزارش داده هاي شبكه(tar ) مسيري بهينه براي حركت سينك در شبكه تعيين مي كند و در زمان تعيين شده (tar) داده هاي هر خوشه با مصرف بهينه انرژي توسط سينك جمع آوري ميشوند. روش ارايه شده براي تعيين مسير حركت سينك، تعدادي نقطه بهينه را در شبكه مشخص ميكند و براي هر نقطه، زمان توقف و سرخوشه‌هاي ارسال كننده را نيز تعيين ميكند. در قسمت شبيه سازي، ابتدا به تحليل كامل روش ارايه شده پرداختهايم، سپس روش ارايه شده را با روشهاي ديگر كنترل حركت سينك متحرك و همچنين روش حركت سينك در مسيرهاي مقيد مقايسه نمودهايم. نتايج شبيه سازي نشان دادهاند كه ايده سينك متحرك در شبكههاي سلسله مراتبي دو سطحي مبتني بر روش ارايه شده، مي تواند عمر شبكه حسگر را نسبت به مسير هاي مبتني بر قيد بين دو تا چهار برابر و نسبت به روش سينك ثابت بين هشت تا ده برابر افزايش دهد.

Remarkable lifetime improvement has been revealed by controlling sink movement in Wireless Sensor Network (WSN). This paper proposes a framework to be utilized in deadline-based and constant bit rate applications for maximizing lifetime of WSN where a sink can move in the network, freely. By dividing all sensor nodes into clusters, a Mini Data Collector (MDC) node which is responsible for data collection is selected in each cluster; then, the mobile sink must harvest sensory data from each MDC at some Harvesting-Points (HPs) in a specific deadline. Optimal transmission range and sending time of MDCs is strictly related to the prescribed deadline which is purely perceived as criticalness level of applications. Proposing a Mixed Integer Linear Programming (MILP) analytical model for maximizing lifetime of WSN in deadline-based applications through designing sink trajectory and determining mobile sink sojourn time at harvesting-points is the novelty of this paper. Comprehensive investigation on proposed algorithm parameters has been accomplished in simulation section and the proposed algorithm superiority to the stationary sink scheme and predefined trajectory algorithms has been revealed.