یک روش خوشه بندی توزیع شده مبتنی بر منطق فازی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و انتقال داده در شبکه‌های حسگر بی‌سیم

Abstract

بنا به اهمیت بالای بهینه‌سازی مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم، الگوریتم‌های خوشه‌بندی و سپس مسیریابی خوشه‌ای به‌طور گسترده‌ای در این شبکه‌ها طراحی و استفاده می‌شوند. به منظور جمع‌آوری اطلاعات در ایستگاه پایه، هر گره حسگر، داده‌ها را به سر خوشه‌ای که به آن تعلق دارد با ارتباط یک یا چندگامی، انتقال می‌دهد. ارتباط چندگامی در خوشه، مسأله عدم تعادل بار و در نتیجه، مصرف انرژی زیاد گره‌های میانی را که نزدیک به سرخوشه می‌باشند، دربردارد. انرژی این گره‌ها سریع‌تر از گره‌های دورتر مصرف می‌شود و در نتیجه، این موضوع، موجب مرگ زودهنگام این گره‌ها و نیز کاهش طول عمر شبکه می‌گردد .در این مقاله، الگوریتمی توزیع‌شده برای خوشه‌بندی با هدف صرفه‌جویی در مصرف انرژی پیشنهاد می‌شود. در انتخاب سرخوشه‌ها در روش پیشنهادی که DEEFCA نامیده می‌شود، انرژی و درجه گره‌ مورد بررسی و انرژی باقی‌مانده گره‌های همسایه آن گره، فاصله بین سرخوشه‌های انتخابی، مدت زمان ارسال بسته و تعداد گام‌ها از گره مورد بررسی تا ایستگاه پایه و پراکندگی، به‌عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته می‌شوند. در این الگوریتم، هر گره احتمال سرخوشه شدن خود را با استفاده از سیستم استنتاج فازی به شیوه‌ای توزیع‌شده محاسبه می‌کند. نتایج حاصل و ارزیابی‌ها نشان می‌دهند که DEEFCA در مقایسه با روش‌های مشابهEEDCF ،DFLC و EADEEG طول عمر شبکه (با در نظر گرفتن زمان مردن نیمی از گره‌ها) را به‌ترتیب، به‌میزان %12.8، %21.5 و %25.8 بهبود می‌بخشد و نیز، مقدار انتقال داده در شبکه به میزان %19.7، %71 و %167 افزایش می‌یابد.