<div>
	Новый стратегический траекторно-базированный протокол для повышенияэффективности беспроводных сенсорных сетей</div>

Гопалакришнан Рангарадж, Сентил Кумар Ангамуту

doi:10.17586/2226-1494-2024-24-1-81-89

2024 , ТОМ 24, НОМЕР 1 ( январь-февраль )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-81-89

УДК 004.72

Новый стратегический траекторно-базированный протокол для повышенияэффективности беспроводных сенсорных сетей

Гопалакришнан Р., Сентил Кумар А.

Читать статью полностью

Язык статьи - английский

Ссылка для цитирования:

Гопалакришнан Р., Сентил Кумар А. Новый стратегический траекторно- базированный протокол для повышения эффективности беспроводных сенсорных сетей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2024. Т. 24, № 1. С. 81–89 (на англ. яз.). doi: 10.17586/2226-1494-2024-24-1-81-89

Аннотация

Исследован комплексный подход к повышению эффективности и производительности беспроводных сенсорных сетей путем решения критических проблем, таких как условия гонки, проблемы резервирования и избыточные данные. Для решения этих проблем предложен новый протокол, сочетающий в себе самоадаптирующуюся кластеризацию с устранением избыточности и управление полосой пропускания распределенной нагрузки. Используется разумный способ для извлечения функции передачи сообщений с «перескоком» через узлы (их пропуском) и передачи сообщений любому из ближайших узлов. Для этого используется информация о разнесенном трафике, получаемая на основе файлов трассировки, исключая узлы с избыточными данными. Количество кластеров динамически регулируется в зависимости от плотности узлов, используя метод распространения сходства. Балансировка нагрузки достигается посредством перераспределения доступной полосы пропускания и повторной сегментации полосы пропускания. В исследовании представлена предлагаемая сетевая инфраструктура и координация каналов. Архитектура включает в себя совместную кластеризацию узлов, выбор точки доступа, сжатие данных и миграцию каналов. Эффективность сети значительно повышается за счет взаимодействия между узлами внутри кластеров, разумного выбора точек доступа и использования эффективных методов сжатия данных. Стратегия миграции каналов еще больше повышает гибкость и оперативность сети. Интеграция способности обнаружения канала обогащает подход за счет сбора информации о состоянии канала и дополнения пространственной и временной информации об узлах. Эта дополнительная информация позволяет сети принимать более обоснованные решения относительно распределения и координации каналов, способствуя снижению помех и оптимизации передачи данных. Предложенная методология позволила получить средний коэффициент доставки пакетов (PDR) равный 99,1 % и среднее снижение потерь пакетов на 4,3 % по сравнению с существующими исследованиями. Новый протокол продемонстрировал повышение средней пропускной способности на 4,7 % и снижение средней задержки сети до 52 мс, что подчеркивает его значительный вклад в увеличение производительности WSN.

Ключевые слова: беспроводные сенсорные сети, кластеризация с устранением избыточности, безопасность

Список литературы

Akyildiz F., Su W., Sankarasubramaniam Y., Cayirci E. A survey on sensor networks // IEEE Communication Magazine. 2002. V. 40. N 8. P. 102–114. https://doi.org/10.1109/MCOM.2002.1024422
Cheng W.C., Chou C., Golubchik L., Khuller S., Wan Y.C. A coordinated data collection approach: design, evaluation, and comparison // IEEE Journal on Selected Areas in Communication. 2004. V. 22. N 10. P. 2004–2018. https://doi.org/10.1109/JSAC.2004.836009
Xu K., Hassanein H., Takahara G., Wang Q. Relay node deployment strategies in heterogeneous wireless sensor networks // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2010. V. 9. N 2. P. 145–159. https://doi.org/10.1109/TMC.2009.105
Chandrasekaran V., Shanmugam A. A review on hierarchical cluster based routing in wireless sensor networks // Journal Global Research in Computer Science. 2012. V. 3. N 2. P. 12–16.
Hou Y., Shi Y., Sherali H., Midkiff S. On energy provisioning and relay node placement for wireless sensor networks // IEEE Transaction on Wireless Communication. 2005. V. 4. N 5. P. 2579–2590. https://doi.org/10.1109/twc.2005.853969
Sanjana S., Shavanthi L., Bhagya R. Analysis of energy aware sleep scheduling routing protocol (EASSR) in wireless sensor networks // Proc. of the International Conference on Intelligent Computing and Control (I2C2). 2017. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/I2C2.2017.8321920
Mahdi O.A., Wahab A.W.A., Idris M.Y.I., Znaid A.A., Al-Mayouf Y.R.B., Khan S. WDARS: A weighted data aggregation routing strategy with minimum link cost in event-driven WSNs // Journal of Sensors. 2016. V. 2016. P. 3428730. https://doi.org/10.1155/2016/3428730
Zahedi A., Arghavani M., Parandin F., Arghavani A. Energy efficient reservation-based cluster head selection in WSNs // Wireless Personal Communication. 2018. V. 100. N 3. P. 667–679. https://doi.org/10.1007/s11277-017-5189-9
Rhee I., Warrier A., Min J., Xu L. DRAND: Distributed randomized TDMA scheduling for wireless ad-hoc networks // MobiHoc '06: Proc. of the 7th ACM International Symposium on Mobile ad hoc Networking and Computing. 2006. P. 190–201. https://doi.org/10.1145/1132905.1132927
Korzhuk V., Groznykh A., Menshikov A., Strecker M. Identification of attacks against wireless sensor networks based on behaviour analysis // Journal of Wireless Mobile Networks, Ubiquitous Computing, and Dependable Applications (JoWUA). 2019. V. 10. N 2. P. 1–21. https://doi.org/10.22667/JOWUA.2019.06.30.001
Tunca C., Isik S., Donmez M., Ersoy C. Distributed mobile sink routing for wireless sensor networks: A survey // IEEE Communications Surveys & Tutorials. 2014. V. 16. N 2. P. 877–897. https://doi.org/10.1109/surv.2013.100113.00293
Luo H., Ye F., Cheng J., Lu S., Zhang L. TTDD: Two-tier data dissemination in large-scale wireless sensor networks // Wireless Networks. 2005. V. 11. N 1-2. P. 161–175. https://doi.org/10.1007/s11276-004-4753-x
Behera T.M., Mohapatra S.K., Samal U.C., Khan M.S., Daneshmand M., Gandomi A.H. Residual energy-based cluster-head selection in wsns for iot application // IEEE Internet of Things Journal. 2019. V. 6. N 3. P. 5132–5139. https://doi.org/10.1109/jiot.2019.2897119
Jain S., Pattanaik K., Shukla A. QWRP: Query-driven virtual wheel based routing protocol for wireless sensor networks with mobile sink // Journal of Network and Computer Applications. 2019. V. 147. P. 102430. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2019.102430
Maurya S., Gupta V., Jain V.K. LBRR: Load balanced ring routing protocol for heterogeneous sensor networks with sink mobility // Proc. of the 2017 IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). 2017. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/wcnc.2017.7925728
Tunca C., Isik S., Donmez M.Y., Ersoy C. Ring routing: An energy-efficient routing protocol for wireless sensor networks with a mobile sink // IEEE Transactions on Mobile Computing. 2015. V. 14. N 9. P. 1947–1960. https://doi.org/10.1109/TMC.2014.2366776
Jain S., Sharma S., Bagga N. A vertical and horizontal segregation based data dissemination protocol // Emerging Research in Computing, Information, Communication and Applications. Springer, 2016. P. 401–412. https://doi.org/10.1007/978-81-322-2553-9_37
Lin Y.C., Zhong J.-H. Hilbert-chain topology for energy conservation in large-scale wireless sensor networks // Proc. of the 9th International Conference on Ubiquitous Intelligence and Computing and 9th International Conference on Autonomic and Trusted Computing (UIC/ATC). 2012. P. 225–232. https://doi.org/10.1109/uic-atc.2012.37
Khodashahi M.H., Tashtarian F., Moghaddam M.H.Y., Honary M.T. Optimal location for mobile sink in wireless sensor networks // Proc. of the IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC). 2010. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/wcnc.2010.5506171
Zhao M., Ma M., Yang Y. Efficient data gathering with mobile collectors and space-division multiple access technique in wireless sensor networks // IEEE Transaction in Computers. 2011. V. 60. N 3. P. 400–417. https://doi.org/10.1109/tc.2010.140
Tang X., Xu J. Adaptive data collection strategies for lifetime-constrained wireless sensor networks // IEEE Transactions in Parallel and Distributed Systems. 2008. V. 19. N 6. P. 721–734. https://doi.org/10.1109/tpds.2008.27
Li X., Jia Z., Zhang P., Zhang R., Wang H. Trust-based on-demand multipath routing in mobile ad hoc networks // IET Information Security. 2010. V. 4. N 4. P. 212–232. https://doi.org/10.1049/iet-ifs.2009.0140
Praveena A., Sangeetha R., Prem P.E. Efficient trusted secure ad-hoc on-demand multipath distance vector in MANET // International Journal of Engineering Development and Research. 2017. V. 5. N 2. P. 1614–1620.
Patel V.H., Zaveri M.A., Rath H.K. Trust based routing in mobile ad-hoc networks // Lecture Notes on Software Engineering. 2015. V. 3. N 4. P. 318–324. https://doi.org/10.7763/lnse.2015.v3.212

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License