پروتکل مسیریابی ترکیبی کارا در شبکه‌های حسگر بی‌سیم زیر آب
الموضوعات :
جاوید توکلی
1
(دانشگاه آزاد اسلامی واحد نجف‌آباد)
ندا مقیم
2
(دانشگاه اصفهان)
الکلمات المفتاحية: تجمیع دادهخوشه‌بندیشبکه‌های حسگر بی‌سیم زیر آبفازیمسیریابی ترکیبی کارا,
ملخص المقالة :
شبکه حسگر بي‌سيم زير آب (UWSN) نوعي خاص از شبکه‌هاي حسگر مي‌باشد که در دهه‌هاي گذشته، حوزه عملياتي آن به نقاط زير آبي نيز توسعه يافته است اما اين نوع از شبکه‌ها به دليل عدم حضور GPS (سيستم مکان‌يابي سراسري) چالش‌هاي بسياري دارند. اين شبکه‌ها با محدوديت‌هايي از قبيل تأخير انتشار زياد، پهناي باند کم، نرخ خطاي بيتي بالا، جابه‌جايي، حافظه و باتري محدود، محققان را با چالش‌هاي فراواني روبه‌رو ساخته‌اند. در مقايسه با شبکه‌هاي حسگر زميني، حسگرها در شبکه‌هاي بي‌سيم زير آب به سبب استفاده از تکنولوژي صوتي در ارتباطات، انرژي بيشتري مصرف مي‌کنند. انگيزه اين پژوهش پيشنهاد يک الگوريتم مسيريابي براي محيط‌هاي سيستمي زير آبي با انرژي محدود مي‌باشد. گره‌هاي حسگر واقع‌شده در بستر دريا نمي‌توانند به طور مستقيم با گره‌هاي نزديک سطح ارتباط برقرار کنند، بنابراين نيازمند ارتباطات چندگامي مهياشده با طرح مسيريابي مناسب مي‌باشند. در شبکه‌هاي حسگر بي‌سيم، خوشه‌بندي گره روشي رايج براي سازماندهي ترافيک داده و کاهش ارتباطات درون شبکه‌اي همراه با بهبود قابليت مقياس‌پذيري و بهبود توازن بار به همراه کمينه‌کردن مصرف انرژي کلي سيستم مي‌باشد. بنابراين در اين مقاله يک پروتکل مسيريابي خوشه‌بندي فازي همراه با تکنيک تجميع داده با مصرف انرژي متعادل براي UWSNها پيشنهاد مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد که در پروتکل پيشنهادي توزيع مصرف انرژي در شبکه به طور يکنواخت بوده، از متوسط مصرف انرژي و تعداد بسته‌هاي مسيريابي کاسته شده و در نهايت باعث بهبود در نرخ تحويل بسته و گذردهی نسبت به الگوريتم‌های DABC و IDACB شده است.
[1] N. Goyal, M. Dave, and A. K. Verma, "Improved data aggregation for cluster based underwater wireless sensor networks," Proc. Natl. Acad. Sci., India, Sect, A Phys. Sci, vol. 4, no. 5, pp. 235-245, Jun. 2017.
[2] C. Zidi, F. Bouabdallah, and R. Boutaba, "Routing design avoiding energy holes in underwater acoustic sensor networks," Wireless Communications and Mobile Computing, vol. 16, no. 14, pp. 2035-2051, Feb. 2016.
[3] A. Khasawneh, M. Shafie Bin Abd Latiff, O. Kaiwartya, and H. Chizari, "A reliable energy-efficient pressure-based routing protocol for underwater wireless sensor network," Wireless Networks, vol. 4, no. 6, pp. 1-15, Feb. 2017.
[4] N. Z. Zenia, et al., "Energy-efficiency and reliability in MAC and routing protocols for underwater wireless sensor network: a survey," J. of Network and Computer Applications, vol. 71, no. 10 pp. 72-85, Aug. 2016.
[5] S. Lee, Y. Jeong, E. Moon, and D. Kim, "An efficient MOP decision method using hop interval for RPL-based underwater sensor networks," Wireless Personal Communications, vol. 93, no. 4, pp. 1027-1041, Apr. 2017.
[6] A. Ahmad, A. Sheeraz, M. Alam, I. Azim Niaz, and N. Javaid, "On energy efficiency in underwater wireless sensor networks with cooperative routing," Annals of Telecommunications, vol. 72, no. 3-4, pp. 173-188, Apr. 2017.
[7] N. Goyal, M. Dave, and A. Verma, "Fuzzy based clustering and aggregation technique for under water wireless sensor networks," in Proc. Int. Conf. on Electronics and Communication System, lCECS'14, 6 pp., Coimbatore, India, 13-14 Feb. 2014.
[8] S. Souiki, M. Hadjila, and M. Feham, "Fuzzy based clustering and energy efficient routing for underwater wireless sensor networks," International J. of Computer Networks & Communications, vol. 7, no. 2, pp. 33-44, Mar. 2015.
[9] T. Khoa and O. Seung-Hyun, "A data aggregation based efficient clustering scheme in underwater wireless sensor networks," In: Y. S. Jeong, Y. H. Park, C. H. Hsu, and J. Park, eds,) Ubiquitous Information Technologies and Applications, LNEE 280. Springer, Berlin, pp. 541-548, 2014.
[10] A. Wahid and D. Kim, "An energy efficient localization-free routing protocol for underwater wireless sensor networks," International J. of Distributed Sensor Networks, Article ID 307246, 11 pp., Apr. 2012.
[11] A. Joshi, S. Dhongdi, R. Sethunathan, P. Nahar, and K. R. Anupama, "Energy efficient clustering based network protocol stack for 3D airborne monitoring system," J. of Computer Networks and Communications, Article ID 8921261, 13 pp., Feb. 2017.
[12] J. Li, X. Jiang, and I. -T. Lu, "Energy balance routing algorithm based on virtual MIMO scheme for wireless sensor networks," J. of Sensors, vol. 2014, 8 pp., Article 589249, 2014.
[13] S. Ahmed, et al., "Co-UWSN: cooperative energy-efficient protocol for underwater WSNs," International J. of Distributed Sensor Networks, vol. 2015, Article No. 75, Jan. 2015.
[14] N. Goyal, M. Dave, and A. K. Verma, "Data aggregation in underwater wireless sensor network: recent approaches and issues," J. of King Saud University-Computer and Information Sciences, 2 May 2017, doi:10.1016/j.jksuci.2017.04.007
[15] K. Ovaliadis and N. Savage, "Cluster protocols in underwater sensor networks: a research review," J. of Engineering Science and Technology Review, vol. 7, no. 3, pp. 171-175, 2014.
[16] M. Hong, C. Yookun, and H. Junyoung, "Enhancing the reliability of head nodes in underwater sensor networks," Sensors, vol. 12, no. 2, pp. 1194-1210, Jan. 2012.
[17] S. Kumar and R. Sethi, "An improved clustering machanism to improve nework life for underwater WSN," International J. of Emerging Trends & Technology in Computer Science, vol. 2, no. 3, pp. 43-47, May/Jun. 2013.
[18] S. K. Murugaraja, R. Kumar Ramesh, and A. Anbarasan, "A distributed cost effective cluster algorithm," International J. of Computer Science and Management Research, vol. 2, no. 12, pp. 2374-2377, May 2013.
[19] J. H. Chenn, et al., "A self-healing clustering algorithm for underwater sensor networks," Int. J. Cluster Computing. Springer, vol. 14, no. 1, pp. 91-99, Mar. 2011.
[20] S. Saxena, S. Mishra, and M. Singh, "Clustering based on node density in heterogeneous under-water sensor network," I. J. Information Technology and Computer Science, vol. 2, pp. 49-55, Jun. 2013.
[21] M. Ayaz, A. Abdullah, and L. T. Jung, "Temporary cluster based routing for underwater wireless sensor networks," in Proc. Int. Symp. on Information Technology, ITSim, vol. 2, pp. 1009-1014, 15-17 Jun. 2010.
[22] M. H. Anisi, G. Abdul-Salaam, M. Yamani, A. W. Abdul Wahab, and I. Ahmedi, "Energy harvesting and battery power based routing in wireless sensor networks," Wireless Networks, vol. 23, no. 1, pp. 249-266, Jan. 2017.
[23] S. Srujana, N. P. Mathews, and V. P. Harigovindan, "Multi-source energy harvesting system for underwater wireless sensor networks," Procedia Computer Science, vol. 46, pp. 1041-1048, Dec. 2015.
