Abstract
A wireless sensor network (WSN) consists of hundreds or thousands of sensor nodes organized in an ad hoc manner to achieve a predefined goal. Although WSNs have limitations in terms of memory and processors, the main constraint that makes WSNs different from traditional networks is the battery problem which limits the lifetime of a network. Different approaches are proposed in the literature for improving the network lifetime, including data aggregation, energy efficient routing schemes, and MAC protocols. Sink node mobility is also an effective approach for improving the network lifetime. In this paper, we investigate controlled sink node mobility and present a set of algorithms for deciding where and when to move a sink node to improve network lifetime. Moreover, we give a load-balanced topology construction algorithm as another component of our solution. We did extensive simulation experiments to evaluate the performance of the components of our mobility scheme and to compare our solution with static case and random movement strategy. The results show that our algorithms are effective in improving network lifetime and provide significantly better lifetime compared to static sink case and random movement strategy
چکیده
یک شبکه حسگر بی‌سیم (WSN) شامل صدها یا هزاران گره حسگر است که به صورت موردی سازماندهی شده‌اند تا به یک هدف از پیش تعیین شده دست یابند. اگر‌چه شبکه‌های حسگر بی‌سیم از نظر حافظه و پردازنده‌ها دارای محدودیت‌هایی می‌باشند، اما محدودیت اصلی که شبکه‌های حسگر بی‌سیم را از شبکه‌های سنتی متفاوت می‌کند، مشکل باتری است که موجب محدود شدن طول عمر شبکه می‌گردد. رویکر‌های مختلفی در کتاب‌ها و مقالات جهت بهبود طول عمر شبکه پیشنهاد شده است که شامل تجمع داده‌ها، الگوریتم‌های مسیریابی کارآمد در مصرف انرژی و پروتکل‌های MAC هستند. تحرک گره چاهک نیز یک رویکرد کارآمد جهت بهبود طول عمر شبکه است. در این مقاله تحرک کنترل شده گره چاهک را بررسی می‌کنیم و مجموعه‌ای از الگوریتم‌ها را جهت تصمیم گیری در مورد این که کجا و چه زمانی یک گره حسگر را برای بهبود طول عمر شبکه حرکت دهیم، ارائه می‌نماییم. علاوه بر این یک الگوریتم ایجاد توپولوژی با بارگذاری متوازن را به عنوان یک مولفه دیگر از راهکار خود ارائه می‌نماییم. آزمایشات شبیه‌سازی وسیعی را جهت ارزیابی کارایی مولفه‌های الگوی تحرک خود انجام داده و راهکار خود را با وضعیت ایستا و راهبرد جابجایی تصادفی مقایسه می‌کنیم. نتایج نشان می‌دهد که الگوریتم‌های ما از نظر بهبود طول عمر شبکه، کارآمد است و در مقایسه با وضعیت چاهک ایستا و راهبرد جابجایی تصادفی، طول عمر باتری را به طور قابل ملاحظه‌ای افزایش می‌دهد.
1-مقدمه
ظهور گره‌های حسگر بسیار کوچک به عنوان نتیجه پیشرفت‌های حاصله در سیستم‌های میکروالکترومکانیکی، منجر به ایجاد شبکه‌های حسگر بی‌سیم (WSNs) شده است. یک گره حسگر معمولی عموما دارای یک باتری غیر‌قابل تعویض و با ظرفیت محدود است و در نتیجه مصرف حداقل میزان انرژی، حیاتی ترین معیار در هنگام طراحی هر پروتکل مرتبط با شبکه حسگر است. از آنجایی که انرژی گرانبها‌ترین منبع می‌باشد و در بیشتر کاربرد‌ها جایگزین کردن باتری‌ها بسیار دشوار و یا غیر‌ممکن است، بکارگیری کارآمد انرژی تک تک گره‌ها و کل شبکه جهت یک وظیفه معین، امری بسیار مهم است...