پروتکل خوشه بندی مبتنی بر انرژی -تراکم برای افزایش طول عمر شبکه های حسگر بی سیم(EDCA)

مسئله مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه یکی از مهمترین چالشها در شبکه های حسگر بیسیم(WSN (بوده است. به دلیل انرژی محدود حسگرها و عدم قابلیت شارژ مجدد آنها، روشهای خوشه بندی متعددی برای ارسال اطلاعات دریافتی توسط حسگرها به ایستگاه پایه(BS ،(ارائه شده است. بدون شک یکی از مهمترین مشکلات شبکه های حسگر بی سیم، محدودیت منابع انرژی، اندازه کوچک گره ها و نحوه قرارگیری آنها در محیط میباشد که این موارد نقش بسزایی در طول عمر شبکه دارند. به عبارت دیگر این موارد تحت شرایطی که تمامی سطوح شبکه از انرژی آگاهی داشته باشند، تحقق می یابد. از این رو تدوین چارچوب مشخص جهت خوشه بندی در این نوع شبکه از اهمیت زیادی برخوردار است و محققان زیادی طی سالهای اخیر در صدد ارائه راه حلهای زیادی جهت بهبود مشکلات در این نوع شبکه شده اند. روشهای زیادی در خصوص خوشه بندی در شبکه های حسگر بیسیم ارائه شده است که اکثر این روشها به مساله ی تراکم خوشه و نحوه ی قرارگیری گره ها و نیز فواصل درون خوشه ای و برون خوشه ای توجه چندانی نداشتهاند و بعضا که این موارد را درنظر گرفته اند، کیفیت خوشه ها را ارزیابی نکرده اند. بعبارت دیگر توجه اکثر آنها تقسیم شبکه و انتخاب سرخوشه های بهینه برای جمع آوری و انتقال اطلاعات از گره های عادی به سرشاخه(CH (و از سرشاخه به ایستگاه پایه میباشد. در این مقاله پروتکل موثری برای خوشه بندی مبتنی بر تراکم و انتخاب سرخوشه ی بهینه بنام EDCA جهت انتقال اطلاعات از گره های عادی به CH و سپس به BS ارائه شده است. پروتکل پیشنهادی شامل دو فاز BBCH و WSN-CAST می باشد. در واقع الگوریتم BBCH ،الگوریتم پایهای برای پروتکل پیشنهادی محسوب میشود و در همه سناریوها جهت گریدبندی و یافتن مراکز ابتدایی جهت خوشه بندی اجرا میشود. در دومین فاز از اجرای پروتکل پیشنهادی، اجرای الگوریتم WSN-CAST میباشد که با توجه به مراکز خوشه ی تعیین شده در BBCH و با استفاده از یک ساختار درختی بنام اشتاینر، خوشه بندی را انجام میدهد. در الگوریتم WSN-CAST معیاری جهت ارزیابی کیفیت خوشه ها ارائه شده است که صحت خوشه بندی و کیفیت خوشه ها را ارزیابی کرده و در صورت تایید، سرخوشه ها توسط یک ساختار درختی جدید و دقیق مشخص میشوند. نتایج شبیه سازی نشان میدهند که پروتکل پیشنهادی بهبودی قابل توجهی در مصرف انرژی، طول عمر شبکه، FND ،LND و تراکم خوشه دارد.

Keywords:

شبکه های حسگر بی سیم , خوشه بندی , کاهش مصرف انرژی , طول عمر شبکه , تراکم