Wireless body sensor networks are expected to extend human-centered applications in large-scale sensing and detecting environments. Energy savings has become one of the most important features of the sensor nodes to prolong their lifetime in such networks. To provide reasonable energy consumption and to improve the network lifetime of wireless body sensor network systems, new and efficient energy-saving schemes must be developed. An energy-saving routing architecture with a uniform clustering algorithm is proposed in this paper to reduce the energy consumption in wireless body sensor networks. We adopted centralized and cluster-based techniques to create a cluster-tree routing structure for the sensor nodes. The main goal of this scheme is to reduce the data transmission distances of the sensor nodes by using the uniform cluster structure concepts. To make an ideal cluster distribution, the distances between the sensor nodes are calculated, and the residual energy of each sensor node is accounted for when selecting the appropriate cluster head nodes. On the basis of the uniform cluster location, the data transmission distances between the sensor nodes can be reduced by employing an adaptive multi-hop approach. The energy consumption is reduced, and the lifetime is extended for the sensor nodes by balancing the network load among the clusters. Simulation results show that the proposed scheme outperforms the previously known schemes in terms of the energy consumption and the network lifetime for the wireless body sensor networks

چکیده

انتظار می رود که شبکه های حسگر بی سیم بدن، اپلیکیشن های انسان محور را در محیط های سنجش و تشخیص (sensing and detecting environments) گسترش دهند. صرفه جویی انرژی یکی از مهم ترین ویژگی های گره های حسگر برای طولانی کردن طول عمر آن ها در چنین شبکه هایی است. برای فراهم کردن مصرف انرژی معقول و بهبود طول عمر شبکه در سیستم های شبکه ی حسگر بی سیم بدن، باید شِماهای جدید و موثر صرفه جویی کننده ی انرژی توسعه داده شوند. در این مقاله یک معماری مسیریابی صرفه جویی کننده ی انرژی با یک الگوریتم خوشه بندی یکنواخت ارائه شده است تا مصرف انرژی را در شبکه های حسگر بی سیم بدن کاهش دهد. ما تکنیک های متمرکز و مبتنی بر خوشه را برای ایجاد یک ساختار مسیریابی خوشه- درخت (cluster-tree routing structure) برای گره های حسگر استفاده کردیم.  هدف اصلی این شِما کاهش فواصل ارسال داده ی گره ها با استفاده از مفاهیم ساختار یکنواخت خوشه است. برای ساختن یک توزیع خوشه ای ایده ال، فواصل بین گره های حسگر محاسبه می شود و انرژی باقی مانده ی (residual energy)  هر گره حسگر در هنگام انتخاب گره سرخوشه ی (cluster head nodes) مناسب درنظر گرفته می شود. بر پایه ی مکان یکنواخت خوشه، می توان فواصل ارسال داده بین گره های حسگر را با استفاده از یک رویکرد وفقی مالتی هاپ کاهش داد. مصرف انرژی کاهش می یابد و طول عمر گره های حسگر با متعادل کردن بار شبکه بین خوشه ها زیاد می شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که از نظر مصرف انرژی و طول عمر شبکه برای شبکه های حسگر بی سیم بدن، شِمای پیشنهادی از شِماهای قبلی بهتر عمل می کند.

1-مقدمه

اخیراً در زمینه ی فناوری های اینترنت پیشرفت سریعی صورت گرفته است. اینترنت دارد به سرعت به سمت فعل و انفعال اشیاء، حسگرها و وسایل محاسباتی پیش می رود که معمولاً به آن ها سیستم های اینترنت اشیاء IoT (Internet of things) گفته می شود. انتظار می رود که یک سیستم IoT فناوری های سنجش، فناوری های مخابراتی، فناوری های اینترنتی و فناوری های رایانش ابری را در محیط های مونیتورینگ مقیاس بالا با هم یک پارچه نماید [1] زیرساختار اصلی مونیتورینگ سیستم های IoT شبکه های حسگر بی سیم است. یک شبکه ی حسگر بی سیم از تعداد زیادی گره حسگر درست می شود. هر گره حسگر قابلیت سنجش (دریافت کردن)، محاسبات و ارتباط بی سیم را دارد. همه ی گره های حسگر نقش یک آشکارساز واقعه (event detector) و یک مسیریاب داده را بازی می کند. گره های حسگر در ناحیه­ی سنجش برای مونیتور کردن هدف های خاص و جمع آوری داده ها استفاده می شوند…