یک پروتکل مسیریابی موثر برای شبکه های حسگر بی سیم برداشت انرژی
چکیده
در شبکه های حسگر بی سیم سنتی (WNSها)، منبع تغذیه یک عامل محدود کننده در طول عمر گره های حسگر است. اخیرا فناوری برداشت از انرژی ساخته شده است تا توسعه WNSهای مستقل با طول عمر نامحدود نظری را میسر سازد. با این حال، تغییر منبع تغذیه خواستار نسخه متفاوتی از پروتکل شبکه می باشد. در این مقاله، ما تابع پتانسیل انرژی را معرفی می کنیم که برای اندازه گیری توانایی گره از برداشت انرژی و گسترش LEACH (LEACH) پروتکل سنتی به انرژی پتانسیل LEACHمورد استفاده قرار می گیرد که برای WNSهای برداشت انرژی مناسب است. انرژی پتانسیل LEACH نه تنها می تواند طول عمر شبکه را گسترش دهد، بلکه توان عملیاتی شبکه را در WNSهای برداشت انرژی نیز بهبود بخشد. ما پروتکل پیشنهادی را از نظر تحلیلی و عددی ارزیابی نمودیم و دریافتیم که از نظر طول عمر و توان عملیاتی نمایشگر عملکرد بهتری از کار قبلی می باشد.
1 . مقدمه
شبکه های حسگر بی سیم (WNSها) به طور گسترده ای در زمینه های مختلف از قبیل نظارت بر محیط، نظارت بر امنیت، کنترل صنعتی و امور نظامی [1] استفاده می شوند. به طور سنتی، گره های حسگر در WNSها توسط باتری های غیرقابل شارژ تغذیه می شوند. هنگامی که قدرت باتری یک گره تخلیه می شود، خواهد مرد. تا به حال، مصرف انرژی یک چالش کلیدی در حین طراحی WNSها تغذیه کننده از باطری باقی مانده است، حتی با اینکه تلاش های تحقیقاتی قابل توجهی [2] در مورد این موضوع صورت گرفته شده است. به تازگی، محققان به برداشت از انرژی از محیط برای گره های حسگر قدرت متوسل شده اند. این تکنولوژی به طور قابل توجهی می تواند طول عمر WNSها را طولانی تر نماید و حتی گره های حسگر به صورت دائمی عمل خواهند نمود. در این مقاله، ما آن را به عنوان شبکه های حسگر بی سیم برداشت انرژی (EH-WNSها) مورد اشاره قرار می دهیم [3]. هنگامی که یک شبکه برای نیاز به هاپ های متعدد به اندازه کافی بزرگ باشد، مسیریابی مهم خواهد بود. در WNSها، مسیریابی نیز برای طولانی شدن طول عمر شبکه استفاده می شود زیرا گره های حسگر بی سیم، دستگاه هایی با قدرت محدود هستند [4]. پروتکل مسیریابی برای WNSها، به دلیل اهمیت آن یک حوزه داغ از تحقیقات برای چندین سال بوده است.
Abstract
In traditional wireless sensor networks (WSNs), the power supply is a limiting factor on the lifetime of sensor nodes. Recently, energy harvesting technology has made it possible to develop autonomous WSNs with theoretical unlimited lifetimes. However, the change of power supply calls for a different version of network protocol. In this paper, we introduce Energy Potential Function which is utilized to measure the node’s capability of enery harvesting and extend the traditional protocol LEACH to Energy Potential LEACH which is suitable for energy harvesting WSNs. Energy Potential LEACH can not only extend network lifetimes, but also improve the network throughput in energy harvesting WSNs. We evaluate the proposed protocol analytically and numerically, and find that it exhibits a better performance than previous work in terms of lifetimes and throughput.
I. INTRODUCTION
WIreless sensor networks (WSNs) are widely used in various fields such as environmental monitoring, security monitoring, industrial control and military affairs [1]. Traditionally, sensor nodes in WSNs are powered by nonchargeable battery. Once a node’s battery power is exhausted, it will die. Until now, energy consumption remains a key challenge during the design of battery-powered WSNs even though significant research efforts [2] have been taken on this subject. Recently, researchers have resorted to harvesting energy from the environment to power sensor nodes. This technology can significantly prolong the life span of WSNs, and even make sensor nodes run perpetually. In this paper, we refer it as Energy Harvesting Wireless Sensor Networks (EH-WSNs) [3]. When a network is large enough to require multiple hops, routing will be involved. In WSNs, routing is also used to prolong the network lifetime since wireless sensor nodes are power-constrained devices [4]. The routing protocol for WSNs has been a hot area of research for many years due to its importance.
چکیده
I. مقدمه
II. سابقه و آثار مربوطه
A. شبکه های حسگر بی سیم برداشت انرژی
B. پیش بینی منبع تغذیه در EH-WNSها
C. پروتکل مسیریابی
III. تابع پتانسیل انرژی
IV. انرژی پتانسیل LEACH
A. استراتژی انتخاب سر خوشه برای انرژی پتانسیل LEACH
B. تحلیل انرژی پتانسیل LEACH
V. ارزیابی عملکرد
A. راه اندازی شبیه سازی
B. معیار ارزیابی
C. نتایج شبیه سازی و تجزیه و تحلیل
VI. نتیجه گیری و کار آینده
Abstract
I. INTRODUCTION
II. BACKGROUND AND RELATED WORKS
A. Energy Harvesting Wireless Sensor Networks
B. The prediction of power supply in EH-WSNs
C. Routing Protocol
III. ENERGY POTENTIAL FUNCTION
IV. ENERGY POTENTIAL LEACH
A. Cluster Head Selection Strategy of Energy Potential LEACH
B. Analysis of Energy Potential LEACH
V. PERFORMANCE EVALUATION
A. Simulation Setup
B. Evaluation Metric
C. Simulation Results and Analysis
VI. CONCLUSION AND FUTURE WORK
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه