بهبود طول عمر و بیشینه‌سازی پوشش در شبکه حس‌گر بی‌سیم خوشه‌بندی‌شده با استفاده از مسیریابی چندجهشی

Abstract

در این مقاله به مسئله بهبود مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه حس‌گر بی‌سیم (WSN) با در نظر گرفتن پوشش پرداخته شده است. مسئله پوشش به‌عنوان «پوشش اهداف» در نظر گرفته شده است که در آن منظور از اهداف، نقاط خاصی از ناحیه کار است که در تمام مدت حیات شبکه باید تحت نظارت باشند. از آن‌جایی که تعداد گره‌ها بسیار بیشتر از تعداد اهداف است، حس‌گرها با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی در گروه‌هایی موسوم به مجموعه‌های پوشش دسته‌بندی شده‌اند؛ به‌طوری‌که هر مجموعه پوشش، به‌تنهایی تمامی اهداف را تحت پوشش قرار می‌دهد. عملیات شبکه به دوره‌هایی با مدت زمانی یکسان تقسیم گشته است. در هر دوره، یک مجموعه پوشش انتخاب شده و نظارت اهداف را بر عهده می‌گیرد و گره‌های موجود در سایر مجموعه‌ها غیرفعال هستند. خوشه‌بندی و مسیریابی برای مجموعه انتخابی، توسط یک مدل MILP تعیین شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که روش پیشنهادی علاوه بر پوشش تمامی اهداف، طول عمر شبکه را بهبود می‌بخشد. همچنین، بررسی اثر تغییر تعداد مجموعه‌ها بر طول عمر شبکه، بیان‌گر وجود تعاملی میان تعداد مجموعه‌های پوشش و شعاع سنجش اتخاذشده توسط گره‌های فعال است. به‌علاوه، روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم‌های مشابه عملکرد بهتری از نظر طول عمر دارد.