الگوریتم چندمعیاره برای تعیین مسیر حرکت گره چاهک در شبکه‌ های حسگر بی‌ سیم

خلیلی درمنی, محمد

الگوریتم چندمعیاره برای تعیین مسیر حرکت گره چاهک در شبکه‌ های حسگر بی‌ سیم

نویسنده

محمد خلیلی درمنی

دانشکده مهندسی کامپیوتر- دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خمین، خمین، ایران.

چکیده

استفاده از چاهک متحرک می‏ تواند باعث افزایش کارایی شبکه‏ های حسگر بی‏ سیم شود. چاهک متحرک در محیط مورد نظارت حرکت می‏ کند و اطلاعات گره‏ های شبکه را جمع ‏آوری می‏ کند؛ بنابراین تعادل در مصرف انرژی و طول عمر شبکه حسگر بی‏ سیم را افزایش می ‏دهد. تعیین مسیر سفر چاهک معمولاً به‌صورت یک مسئله بهینه ‏سازی مدل می‏ شود، اما راه ‏حل بهینه نیاز دارد که تمام پارامترهای شبکه در هر لحظه را جمع ‏آوری کرده و سپس الگوریتم حل مدل بهینه‏ سازی را به کار گرفته شود. لذا مدل بهینه ‏سازی به حجم زیادی از پردازش و ارسال اطلاعات نیاز دارد و استفاده از آن در شبکه ‏های بزرگ، غیرعملی و تقریباً غیرممکن است. در این مقاله، یک الگوریتم غیرمتمرکز برای تعیین مسیر سفر گره چاهک بر اساس اطلاعات محلی ارائه می ‏شود که مکان‏ هایی را که چاهک می‏ تواند به آنجا تغییر مکان بدهد، به‌عنوان کاندید در نظر می ‏گیرد. الگوریتم پیشنهادی بر اساس معیار تخمین طول عمر باقی‌مانده و مصرف انرژی در اطراف هریک از کاندید‏ها تصمیم‏ گیری می‏ کند. استفاده از تاپسیس فازی در به‌دست‌آوردن الگوریتم غیرمتمرکز پیشنهادی برای تعیین مسیر حرکت گره چاهک در شبکه‏ های حسگر بی ‏سیم، ایده‏ ای است که اولین بار در این پژوهش مطرح و پیاده‏ سازی شده است. نتایج شبیه ‏سازی نشان می ‏دهد که الگوریتم پیشنهادی می ‏تواند به‌صورت قابل توجهی طول عمر شبکه را بهبود دهد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23223707.1397.7.2.6.7

عنوان مقاله [English]

A multiple criteria algorithm for planning the itinerary of mobile sink in wireless sensor networks

نویسنده [English]

Mohammad Khalily-Dermany

چکیده [English]

The mobile sink can increase the efficiency of wireless sensor networks. It moves in a monitored environment and collects the network nodes information. Thus, by the sink we can balance the power consumption and increases the network lifetime. Determining path of the sink's movement is usually modeled as an optimization problem where finding optimal solutions require collecting value of all the network parameters at each moment and then solving the optimization model. Therefore, the optimization model requires a large amount of information processing and transmission, and consequently it is impractical and almost impossible. This paper proposes a decentralized algorithm for determining the itinerary planning of the sink based on the local information collected from the vicinity of the sink. The proposed algorithm decides based on the estimation of the remaining network lifetime and energy consumption around each candidate. The use of fuzzy TOPSIS in presenting a decentralized algorithm for planning the itinerary in wireless sensor networks is the idea proposed and implemented just in this paper. The simulation results show that the proposed algorithm can significantly improve the network lifetime.

کلیدواژه‌ها [English]

Wireless sensor network
fuzzy TOPSIS algorithm
Mobile sink
network lifetime
Energy consumption

مراجع

[1] Rady, A., Shokair, M., El-Rabaie, E.S.M., Saad, W. and Benaya, A., "Energy-efficient routing protocol based on sink mobility for wireless sensor networks", IET Wireless Sensor Systems, Vol. 9, No. 6, pp.405-415. 2019. [2] Messai, S., Aliouat, Z., Seba, H. and Boukerram, A., "Adaptive sink mobility for energy-efficient data collection in grid-based wireless sensor networks", International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing, Vol. 29(1-2), pp.41-49. 2018. [3] Kim, C., Yim, Y., Yang, T., Kim, S. and Kim, S.H., "Multipath Management Scheme for Supporting Sink Mobility in Wireless Sensor Networks", In 2017 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC), pp. 1-6, 2017. [4] Papadopoulos, G.Z., Kotsiou, V., Gallais, A., Chatzimisios, P. and Noel, T., "Low-power neighbor discovery for mobility-aware wireless sensor networks", Ad Hoc Networks, Vol. 48, pp. 66-79, 2016. [5] Bouaziz, M. and Rachedi, A., "A survey on mobility management protocols in Wireless Sensor Networks based on 6LoWPAN technology", Computer Communications, Vol. 74, pp. 3-15, 2016. [6] Tashtarian, F., Moghaddam, M.Y., Sohraby, K. and Effati, S., "ODT: Optimal deadline-based trajectory for mobile sinks in WSN: A decision tree and dynamic programming approach", Computer Networks, Vol. 77, pp. 128-143, 2015. [7] Yun, Y., Xia, Y., Behdani, B. and Smith, J.C., "Distributed algorithm for lifetime maximization in a delay-tolerant wireless sensor network with a mobile sink", IEEE Transactions on Mobile Computing, Vol. 12, No. 10, pp. 1920-1930, 2012. [8] Zhu, C., Zhang, S., Han, G., Jiang, J. and Rodrigues, J.J. "A Greedy Scanning Data Collection Strategy for Large-Scale Wireless Sensor Networks with a Mobile Sink," Sensors, vol. 16, no. 9, p. 1432, 2016. [9] Alsaafin, A., Khedr, A.M. and Al Aghbari, Z., "Distributed trajectory design for data gathering using mobile sink in wireless sensor networks," AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol. 96, pp. 1-12, 2018. [10] Basagni, S., Carosi, A., Melachrinoudis, E., Petrioli, C. and Wang, Z.M., "Controlled sink mobility for prolonging wireless sensor networks lifetime", Wireless Networks, vol. 14, no. 6, pp. 831-858, 2008/12/01 2008. [11] Khalily-Dermany, M. and Nadjafi-Arani, M.J., "Itinerary planning for mobile sinks in network-coding-based wireless sensor networks", Computer Communications, Vol. 111, pp. 1-13, 2017. [12] Qadori, H.Q., Zulkarnain, Z.A., Hanapi, Z.M. and Subramaniam, S., "Multi-mobile agent itinerary planning algorithms for data gathering in wireless sensor networks: A review paper", International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol. 13, No. 1, 2017 [13] Wang, J., Zhang, Y., Cheng, Z. and Zhu, X., "EMIP: energy-efficient itinerary planning for multiple mobile agents in wireless sensor network", Telecommunication Systems, Vol. 62, No. 1, pp.93-100, 2016. [14] Vincze, Z., Vida, R. and Vidacs, A., "Deploying multiple sinks in multi-hop wireless sensor networks", In IEEE International Conference on Pervasive Services, 2007, pp. 55-63. [15] Khan, B.M., Bilal, R. and Young, R., "Fuzzy-TOPSIS based Cluster Head selection in mobile wireless sensor networks", Journal of Electrical Systems and Information Technology, Vol. 5, No. 3, pp.928-943, 2018. [16] Amiri, E. and Hooshmand, R., "Improved AODV Based on TOPSIS and Fuzzy Algorithms in Vehicular Ad-hoc Networks", Wireless Personal Communications, pp.1-15, 2019.