In Smart home environment, appliances are monitored and controlled by sensor nodes. Zigbee Cluster Tree Network is widely used protocol for smart home environment. Minimum Energy consumption and minimum cost path are important issues in this type of networks. Among many solutions proposed by researchers clustering technique provides energy efficiency and less expensive. Clustering technique operates by dividing the network into many sections, each of which has a cluster head (CH). The tasks of cluster head are collection, aggregation and transmission of data to the base station. In this paper, we introduce a new approach for clustering namely Zigbee cluster tree networks based on Minimum Spanning Tree Particle Swarm Optimization (MST-PSO). It aims to extend network lifetime and reduce router dependency in Zigbee protocol. Simulation results show that the proposed method is more efficient compared to protocols such as Zigbee star and mesh topology in terms of network lifetime and energy consumption

چکیده

در محیط خانه هوشمند، وسائل توسط گره های حسگر پایش و کنترل می شوند. شبکه درخت - خوشه ی Zigbee پروتکلی است که بطور گسترده برای محیط خانه هوشمند مورد استفاده قرار می گیرد. حداقل مصرف انرژی و کمینه هزینه برای مسیر از جمله مسائل مهم در این نوع شبکه ها می باشند. از میان راهکارهای بسیاری که توسط محققان پیشنهاد شده، تکنیک خوشه بندی، بهره وری انرژی بهتر و هزینه کمتری را فراهم می کند. تکنیک خوشه بندی توسط تقسیم بندی یا تفکیک شبکه به بخش های متعدد عمل می کند که هر یک از آنها دارای یک سرخوشه (CH) می باشد. وظایف سرخوشه عبارتند از جمع آوری، ادغام، و ارسال داده ها به ایستگاه مبنا. در این مقاله، روشی نوین برای خوشه بندی، به نامِ شبکه های درخت خوشۀ Zigbee، و براساس درخت پوشای کمینه و بهینه سازی انبوه ذره (MST-PSO) مطرح می کنیم. هدف از این کار، توسعه طول عمر شبکه و کاهش وابستگی روتر، به پروتکل Zigbee می باشد. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که روش پیشنهادی در مقایسه با پروتکل هایی همچون توپولوژی ستاره ای و مشِ Zigbee ازلحاظ طول عمر شبکه و مصرف انرژی موثر تر و کار آمد تر می باشد.

1-مقدمه

دیدگاه اینترنت اشیاء (IoT) باعث کمک به توسعه کاربردهای خلاقانه ای می شود که بطور مطلوبی با فناوری های دیجیتال متداول تلفیق می شود. اینترنت اشیا قصد برقراری ارتباط میان دستگاه ها بطور مستقل و بدون دخالت انسان و ایجاد داده های یکپارچه را دارد. کاربردهای ابتکاری شاملِ خانه هوشمند، حمل و نقل هوشمند، مراقبت بهداشتی هوشمند، صنعت هوشمند و غیره می باشد. در ابتدا، محیط خانه هوشمند برروی مدیریت موثرِ خانه ها با دستگاه های هوشمند تمرکز داشت. هرچند، در سالهای اخیر، محیط خانه هوشمند، سیستم های روشنایی هوشمند، و تزئینات خانگی هوشمند را نیز دربرگرفته است. سیستم های امنیتی نوین، سیستم های کنترل گرمایش، دستگاه های قابل کنترل از راه دور، مدیریت دستگاه های هوشمند، باعث افزایش مصرف انرژی می شوند...