افزایش کارایی شبکه حسگر با بکارگیری حداقل تعداد گره‌های خورشیدی و بهره بردن از الگوریتم رقابت استعماری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

2 دانشجو کارشناسی ارشد، دانشکده علوم، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمان ، ایران

چکیده

مصرف انرژی در شبکه‌های حسگر بیسیم که از تعدادی زیادی حسگر کوچک که با منبع تغذیه محدود تشکیل شده است، اهمیت بسیار زیادی دارد. این حسگرها با هدف انجام وظایف خاص در محیط‌های مختلف توزیع می شوند و با اتمام انرژی گره‌ها، ممکن است اطلاعات بخشی از شبکه از دسترس خارج و کارآیی شبکه به خطر بیافتد. اخیرا جهت افزایش طول عمر این شبکه‌ها، از گره‌های برداشت که قابلیت شارژ با انرژی های تجدیدپذیر را دارند، استفاده شده است. به دلیل هزینه بالای گره‌های برداشت، کمینه کردن تعداد آنها با کمترین تاثیر روی عملکرد یکی از جنبه‌های مهم در طراحی این نوع از شبکه‌ها است. در این مقاله می خواهیم با افزودن حداقل تعداد گره خورشیدی و مدیریت مصرف انرژی طول عمر شبکه را افزایش دهیم. در این راستا، برای تعیین مکان گره های برداشت انرژی، الگوریتم تکاملی رقابت استعماری مورد استفاده قرار می گیرد. الگوریتم رقابت استعماری تعداد گره های برداشت انرژی و مختصات تخمینی آنها را تعیین می کند. بعد از مشخص شدن تعداد گره های برداشت انرژی، با استفاده از روش K-Means مختصات دقیق گره های برداشت و خوشه‌ها بدست می آید. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استفاده از روش پیشنهادی با مدیریت انرژی در شبکه حسگر بیسیم، می تواند طول عمر و در نتیجه کارایی آن را تا حد قابل قبولی افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improving The Performance of WSN Using Imperialist Competitive Algorithm With the Minimum Number Of Energy-Harvesting Nodes

نویسندگان [English]

  • Azadeh Alsadat Emrani Zarandi 1
  • nasim sanei 2
1 Assistance professor, Computer engineering, Bahonar university of Kerman,Kerman
2 M.Sc. student, Department of Science, Islamic Azad university, Kerman, Iran
چکیده [English]

Energy consumption is a significant factor in wireless sensor networks (WSNs) which are consists of so many tiny and battery-based sensors. These sensors are distributed in different environments to perform distinct duties and whenever they consume the whole energy of their batteries, some parts of the necessary data of the network or its efficiency can be missed. Recently, in order to enhance these networks, extra energy extraction nodes which can harvest the energy from the environment, are used between sensors and the base station. Due to the high cost of energy harvesting nodes, minimizing the number of these nodes without affecting the quality of the signals is an important aspect of the wireless sensor network design. Therefore, the challenge is determining the efficient number of energy harvest nodes and their coordinates. In this work, for the first time, the Imperialist Competitive Algorithm (ICA) as one of the most advanced evolutionary algorithms is used to determine the minimum number of the energy harvest node. Based on the ICA’s results, the K-Means algorithm is applied to clustering nodes. The simulation results show that the suggested method can improve the performance of the WSN by increasing its lifetime.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wireless Sensor Network
  • Energy Harvesting nodes
  • Imperialist Competitive Algorithm
  • Energy
  • K-Mean