دانلود مقاله ترجمه شده مسیریابی با حفظ حداکثریِ طول عمر شبکه، در شبکه‌های حسگر بی‌سیم

چکیده

مسئله‌ی مسیریابی در شبکه‌های اد هاک بی‌سیم و ایستا را می‌توان به عنوان مسئله‌ای در نظر گرفت که در یک سیستمِ مانیتورینگ مبتنی بر حسگر و سریعاً توسعه یافته - تحت عنوان شبکه‌ی حسگر بی‌سیم - رخ می‌دهد. اطلاعاتی که به وسیله‌ی گره‌های مانیتورینگِ مستقر در این شبکه‌ها به دست می‌آید را باید به سمت مجموعه‌ای از گره‌های درگاه مسیریابی و هدایت کرد. در این شبکه، هر گره تواناییِ حس، پردازش داده‌ها و محاوره را داشته که البته انجام این کارها محدود به انرژیِ مصرفی باتری این گره‌ها برای انتقال و دریافت داده‌ها و انرژی مصرفی در فرستنده/گیرنده‌ی این گره‌ها می‌باشد. در صورتی که فرض کنیم که سطح انرژی گره­ی فرستنده را می‌توان به طوری تنظیم کرد که از حداقل میزان انرژی برای رساندن داده‌ها به گیرنده‌ی هاپ بعدی برخوردار باشد، از این رو نسبت مصرف انرژی به ازای انتقال هر واحد اطلاعات، بسته به انتخاب گره­ی بعدی دارد که این خود یک تصمیم مسیریابی می‌باشد. ما اقدام به تدوین مسئله‌ی مسیریابی به عنوان یک مسئله‌ی برنامه‌ریزی خطی نموده‌ایم که در این مسئله، هدف بیشینه‌سازی طول عمر شبکه می‌باشد، یعنی بیشینه‌سازی زمانی که شبکه می‌تواند تا زمان تخلیه‌ی باتری به کار خود ادامه دهد. دو مدل متفاوت را برای فرآیندهای تولید اطلاعات در نظر گرفته‌ایم. در یک مدل، نسبت‌های ثابتی برای تولید اطلاعات مفروض بوده و در مدل دیگر از فرآیندهای تولید اطلاعات به صورت دلخواه استفاده می‌شود. یک الگوریتم مسیریابی با کمترین هزینه نیز پیشنهاد گردیده است که این الگوریتم، از هزینه‌های لینک برای انعکاس مصرف انرژی ارتباطی و سطوح انرژی مانده در دو گره ­ی پایانی استفاده می‌کند. این الگوریتم را می‌توان به صورت توزیع شده پیاده سازی کرد. نتایج شبیه‌سازی به همراه هر دو مدل تولید اطلاعات نشان می‌دهد که الگوریتم پیشنهادی می‌تواند به طول عمر شبکه‌ای که بسیار نزدیک به طول عمر بهینه‌ی شبکه‌ی حاصل از حل مسئله‌ی برنامه‌ریزی خطی می‌باشد، دست پیدا کند.

1-مقدمه

یک شبکه‌ی حسگر بی‌سیم متشکل از گره‌های ایستا که به صورت پراکنده توزیع شده‌اند را در نظر بگیرید ( شکل 1) که در آن، هر گره بر اساس انرژی باتری مصرفی خود برای انتقال و دریافت داده‌ها در سمت فرستنده و گیرنده‌ی رادیوئی خود عمل می‌کند. فرض کنید که در هر گره، یک سری از اطلاعاتی ایجاد شده و این اطلاعات را باید به مجموعه‌ای از گره‌های درگاه که به احتمال از چندین هاپ استفاده می‌کنند تحویل داد...