پروتکل خوشه بندي مبتنی بر انرژي -تراکم براي افزایش طول عمر شبکه هاي حسگر بیسیم(EDCA)

مسئله مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه یکی از مهمترین چالشها در شبکه¬های حسگر بی¬سیم(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 شك يكي از مهمترين مشكلات شبكه‌هاي حسگر بي‌سيم، محدوديت منابع انرژي، اندازه کوچک گره¬ها و نحوه قرارگیری آنها در محیط می¬باشد 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 اینرو 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 بی-سیم 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 نداشته¬اند 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 می¬باشد. 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 CAST-WSN می¬باشد. در واقع الگوریتم BBCH، الگوریتم پایه¬ای برای پروتکل پیشنهادی محسوب می¬شود و در همه سناریوها جهت گریدبندی و یافتن مراکز ابتدایی جهت خوشه¬بندی اجرا می¬شود. در دومین فاز از اجرای پروتکل پیشنهادی، اجرای الگوریتم CAST-WSN می¬باشد که با توجه به مراکز خوشه¬ی تعیین شده در BBCH و با استفاده از یک ساختار درختی بنام اشتاینر، خوشه¬بندی را انجام می¬دهد. در الگوریتم CAST-WSN 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 می-شوند. نتایج شبیه¬سازی نشان می¬دهند که پروتکل پیشنهادی بهبودی قابل توجهی در مصرف انرژی، طول عمر شبکه، FND، LND و تراکم خوشه¬ دارد.

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