Abstract
Energy harvesting wireless sensor networks (EH-WSNs) have been widely used in various areas in recent years. Unlike battery-powered wireless sensor networks, EH-WSNs are powered by energy harvested from ambience. This change calls for new designs on routing protocols in EH-WSNs. This paper proposes a novel centralized clustering routing algorithm based on discrete particle swarm optimization (DPSO). The base station (BS) gathers status information from all nodes, then runs a modified DPSO algorithm to find the optimal topology for wireless sensor networks. The cluster heads election and member nodes attribution are considered as an overall problem and are optimized simultaneously. Simulation results show that the DPSO-based clustering routing has stronger ability to balance energy consumption among sensor nodes in EH-WSNs and increases the network throughput by 15% than sLEACH
چکیده
در سال‌های اخیر، استفاده از شبکه‌های حسگر بی سیم مهارکننده انرژی (EH-WSNs) به طور گسترده ای در زمینه‌های مختلف افزایش پیدا کرده است. بر خلاف شبکه‌های حسگر بی سیم مبتنی بر انرژی باتری، EH-WSNsها انرژی خود را از طریق محیط دریافت و تأمین می‌کنند. این تغییرات باعث شده تا طرح‌های جدیدی برای پروتکل‌های مسیریابی در شبکه‌های EH-WSNs پدید آید. در این مقاله یک الگوریتم مسیریابی خوشه بندی متمرکز جدید بر اساس بهینه سازی ازدحام ذرات گسسته (DPSO) پیشنهاد می‌گردد. ایستگاه پایه (BS) اطلاعات وضعیت از تمام گره‌ها را جمع آوری کرده و به دنبال آن یک الگوریتم DPSO اصلاح شده برای پیدا کردن توپولوژی بهینه برای شبکه‌های حسگر بی سیم اجرا می‌شود. انتخاب سرخوشه‌ها و صفت گره‌های عضو، به عنوان یک مشکلی کلی در نظر گرفته شده و به طور همزمان بهینه شده است. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهد که مسیریابی خوشه بندی مبتنی بر DPSO دارای توانایی قوی تری برای ایجاد تعادل بین مصرف انرژی میان گره‌های حسگر در EH-WSNs ها و افزایش توان عملیاتی به میزان شبکه 15 درصد نسبت به Sleach می‌باشد.
1-مقدمه
شبکه‌های حسگر بی سیم (WSN ها) به طور گسترده در حوزه‌های کاربردی مختلف از جمله نظارت بر محیط زیست، کنترل صنعتی و ردیابی اعمال می‌شوند.[1] در شبکه‌ی حسگر بی سیم متکی به انرژی باتری، بزرگ‌ترین چالش این است که چگونه می‌توان طول عمر شبکه را در شرایطی که ظرفیت باتری محدود است افزایش دهیم. در سال‌های اخیر، فن آوری های برداشت انرژی مورد توجه فزاینده ای قرار گرفته‌اند که آن را به عنوان شبکه گیرنده بی سیم قادر می‌سازد تا بر گلوگاه و مسئله‌ی ظرفیت باتری غلب نماید...