在无线传感器网络路由方法来延长网络的生命周期

僧伽蜜多¹,R.Suganya²

二年。伊势科技学者(CNE),部门,工程的牛津大学,VTU,班加罗尔,印度
伊势Asst.教授,部门,牛津大学的工程,VTU,班加罗尔,印度

文摘

无线传感器网络的应用包括各种环境等环境观察、入侵检测、战场监视。网络由大量的节点分布在不同的区域中,并不是所有的节点都是直接连接。这些节点配备有限的电池和无线通信的能力。资源限制必须照顾在设计无线传感器网络基础设施。在无线传感器网络如何节约有限的电源延长网络的生命周期。在本文中,我们提出了一个EASR(能量意识到水槽搬迁)延长网络生命时间处理每个传感器节点的剩余电池能量调整传输范围和搬迁水槽。

关键字

无线传感器网络、能源意识到路由,水槽搬迁,网络的生命周期。

我的介绍。

由于最近的技术进步以及很多全面提出了无线设备使用在不同的领域,有一种冲动,增加无线通信技术的发展的速度。的一个新的增长领域无线计算机网络近年来无线传感器网络(网络)[1,2]。传感器网络由成百上千的传感器节点通常分散在某一地区执行监视任务。传感器节点是低成本、配备有限的电池供电,和小尺寸的设备。除此之外,他们可以监视特定的测量数据(如温度、湿度、压力)来检测异常事件(如森林火灾)。最初,传感器节点部署手动或随机在传感领域形成一个网络。最终用户可以连接到一个数据集中中心称为水槽节点(或基站)通过互联网或卫星发送查询请求一个特定的事件或现象在传感领域。

一旦一个传感器节点检测到一个不寻常的情况作为指定的水槽节点,它必须迅速传播信息发生了这样的事件通知最终用户。WSN也可能的容错能力,也就是说,如果传感数据丢失,传感器节点可以恢复丢失的数据从他们的内部缓存。最终用户将最终从水槽节点接收报告信息正确。网络通常部署在严酷的环境下使用,传感器节点不容易被取代或充电时电池能量耗尽。因此,在网络领域最重要的研究问题是如何节约有限的电池能量来最大化网络生命周期。

几个研究课题已经被广泛讨论了实现上述目标,例如,设计能量意识到工艺路线。如果能量水平低于给定的阈值,一条警告消息将被发送通知主管。传感器和基站之间的通信将通过中间节点消耗更多的能量在长距离传输感知数据。管理者的一个简单的方法来处理这种情况其他传感器节点的部署在传感领域延长剩余网络传感器网络的生命周期。

二世。相关工作

王Chu-Fu et al .,[3]提出了一种网络寿命增强方法沉搬迁和其在无线传感器网络的分析。他描述了保护网络生命周期的方法在执行传感和报告的任务。他提出节能意识水槽搬迁(EASR)方法对网络移动下沉。这种沉搬迁的方法是一种有效的提高网络的生命周期,避免电池能源消耗。这个水槽重新定位方法需要数学分析和高效的路由协议。Ozgur b .阿坎人et al .,[4]提出事件水槽可靠传输的无线传感器网络。他设计了可靠的事件检测使用最低能源使用。这种Event-to-Sink可靠传输(ESRT)协议是通过控制网络的拥塞。多个事件发生是适合于无线传感器网络。在这里,主要功能是运行在水槽和最低功能显示在源端。

回族王et al .,[5]描述了无线传感器网络的生命周期优化网络。在这个协议,设计的物理介质访问控制和路由层完成,这样他们可以提高网络的生命周期。迭代算法提出了对大型平面网络。在这里,解决网络的问题终身采用时分多址技术。AnkitThakkar et al .,[6]阐述了簇头选举对能源和延迟约束的应用无线传感器网络,提出了集群的形成,产生了良好的性能对能源和延迟约束的网络。在这个集群形成集群头收集和汇总来自成员节点的数据并将其发送到其他集群头或基站,从而实现良好的可伸缩性。

三世。路由机制

高效的路由协议应该控制网络的能源消耗和他们应该减少网络的复杂性。在传感器节点之间的通信,这些协议应该减少传输延迟发生的节点。在这篇文章中,我们将不同的节能路由协议通过维持更好的QoS [6]。所以这些路由协议也应该专注于所有这些参数选择最短路径应该提高网络的生命周期。下面的路由方案如下:

1)MCP

2)固定路由

3)一步路由

4)EASR

1)最大容量路(MCP):

分层网络中的传感器节点可能有多个最短路径下沉replythe传感数据。例如,考虑一个分层网络N G如图1所示。每个节点代表坐在旁边可用能源。当传感器节点e级3有一个数据包发送,它有三个路由路径:e-c-a-s, e-c-d-sand e-d-b-s。假设节点e选择邻居节点最大可用能源作为它的货代,说节点d。也就是说,e节点选择路径e-d-b-s转发数据。然而,可用的节点的能量很低,节点b将快速跳动的能源。

然而,可用的节点的能量很低,节点b将耗尽的能量迅速。为了避免这种错误,我们提出了一种路径选择方案,称为最大容量路径方案,为每个传感器节点选择一个路由路径以最大capacityto下沉。让c (v)≥0表示可用的能源ofnode u v和假设c (s) =∞。定义capacityofa routingpath P = vu, v1,……vk、年代最小节点能量p .最大容量的路径方案来确定最大容量从指定路径sensornode下沉的分层网络。

例如,在图1所示,pathsare的能力:e-c-a-s, e-c-d-s e-d-b-s。分别为50 5和5。因此,最大容量路径schemewill选择路径作为节点的转发路径e-c-a-s e。也就是说,沿着pathe-c-a-s e节点发送数据包。一般来说,假设传感器节点vhas k in-boundlinks (v, u1), (v, u2)……, (v,英国)。让p (w)表示的最大容量值最大capacitypath从水槽节点w s p。因此,传感器节点v选择节点u *等货代将其数据转发thatp (u *) = max {p (u1),………, p(英国)}。然后,节点v更新其p p (v) = (v)的最小{c (v), p (u *)} [7]。

2)固定的算法

固定通信算法寻找从源节点到目标节点的路由。

图显示了固定路由协议的流程图。无花果所示输入源节点,目的节点覆盖范围是输入。

1。检索源节点的路由表。

2。的一组节点发现覆盖范围内的距离。

3所示。如果邻居的设置目的节点路由过程停止,否则转到步骤4。

4所示。转发节点对节点的目的地是发现通过选择一个随机的邻居。

5。重复这个过程,直到到达目标节点。

它将发现一个路线。它首先找到的邻居节点。如果邻居有目的地将停止这一进程。如果它不包含目的地选择他节点谁先回答。缺点:来回传播

3)路由算法一步

一步路由算法寻找从源节点到目标节点的路由。

图3显示了一步算法的流程图。无花果所示输入源节点,目的节点,覆盖范围和阈值范围的输入。检索源节点的路由表。

1。的组节点发现覆盖范围内的距离被称为节点或节点

2。如果目标节点的节点节点的路由发现停了下来。

3所示。如果在节点节点没有目的地节点然后去顾不上。

4所示。的组节点发现覆盖范围和阈值之间的距离称为边界边界节点或节点

5。如果边界节点有目的地节点路由发现停了下来。

6。如果没有边界节点目标节点向前第二节点被选为一个在边界节点。

7所示。重复这个过程,直到到达目标节点。

它将发现路线是否有效对啤酒花的数量。没有泡沫。

缺点是能源消费更多

4)EASR路由算法

传播范围调整

一般来说,一个更大的传输范围设置为一个传感器节点的数量将会增加邻居因此增强节能意识路由的质量。然而,它也带来的缺点更长的距离消息传送,这将消耗更多的传感器节点的电池能量。相反,短范围的沟通,虽然它不能帮助路由,它可以保护剩余电池的使用能源。在该方法,传播范围调整取决于剩余传感器节点的电池能量。

节点分为3种类型

1。1型节点

2。类型2的节点

3所示。超级健康的节点

1。类型1的节点

这些节点的电池能量的范围0≤r (u)≤B / 3

r (u)残余节点的电池能量u

B是初始节点的最大电池功率在网络初始化

2。类型2的节点

这些节点的电池能量的范围

B / 3 r (u)≤≤B / 2

r (u)残余节点的电池能量u

B是初始节点的最大电池功率在网络初始化

3所示。超级健康的节点

这些节点的电池能量的范围

B / 2≤r (u)≤B

r (u)残余节点的电池能量u

B是初始节点的最大电池功率在网络初始化

水槽搬迁:

1。如果有他们一半的邻居节点电池能量低于阈值然后水槽节点必须搬迁。

2。搬迁过程包括确定的方向下沉移动和范围必须是所感动。

EASR算法可以描述如下

1。源节点、目标节点传输范围作为输入。

2。在传输范围内的组节点的邻居节点。

3所示。如果你的邻居节点有目的地节点然后停止的过程。

4所示。如果你的邻居节点没有目的地然后我们考虑节点的剩余电池供电。

5。找到最大剩余电池如果它属于健康的范畴节点然后选择其中一个作为下一个节点。

6。如果所有节点的最大剩余电池类型1下然后沉搬迁过程中启动。

7所示。重复上述过程直到到达目的地。

这个路由将克服上述缺点。

IV.SIMULATION结果

模拟研究涉及5迭代的确定性小网络拓扑结构节点图所示。提出的节能算法实现与椭圆。我们传播相同大小的数据从源节点到目标节点。算法比较两个指标之间的总传输能源的最大跳数的基础上,网络的生命周期,每个节点能耗。我们考虑仿真时间作为一个网络寿命和网络的生命周期是一个时间。我们的结果表明,该指标总传输能量执行比的最大跳数的网络寿命、能耗和总数量的数据包通过网络传播。

比较这三种算法对两参数数量的啤酒花和能源消耗能源意识到水槽搬迁是最有效的延长网络的生命周期。

诉的结论和未来的工作

在本文中,我们分析和比较各种沉在无线传感器网络部署技术。从这个调查中,我们得出结论,现有的作品不仅专注于水槽部署技术,很少考虑所有工作的主要目标阈值、区域覆盖和连通性。浮动汇延长网络生命周期的方法避免呆在某个位置太久可能损害附近的传感器节点的寿命。

引用

p .法拉利,a . Flammini D。Marioli,。电路、IEEE802.11传感器网络IEEE仪表和测量55 (2)(2006)615 - 619。
n . Jain和d . p . Agrawal”目前的趋势在无线传感器网络设计中,“Int。j . Distrib。传感器Netw。,vol. 1, no. 1, pp. 101–122, 2005.
王Chu-Fu et al .,网络寿命增强方法水槽搬迁和其在无线传感器网络的分析。IEEE传感器日报》14卷,没有。2014年6月6日
zgur B阿坎人,伊恩·F Akyildiz IEEE“Event-to-Sink可靠传输无线传感器网络”在IEEE / ACM交易网络,13卷,没有。5,页1033 - 1066,October2005。
回族Wang NazimAgoulmine、马Maode Yanliang金“无线传感器网络网络生命周期优化”IEEE杂志在选定地区沟通,28卷,没有。7,September2010 pp.1127 - 1137。
m·玛尔塔和m . Cardei”提高传感器网络寿命与多个移动下沉,“j . Pervas。移动计算,5卷,不。5,页542 - 555,Oct.2009
c·黄和r·h·简”节能意识,传感器网络负载平衡路由方案,“在Proc。10日Int。相依Distrib平行。系统。,Jul. 2004,pp.419–425. [8]R.C.ShahandJ.M.Rabaey,”Energy aware routing for low energy adhoc sensor networks” ,Proc. Of wireless communications and networking conference, pp.350355,2002.