مسیریابی آگاه از انرژی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم با ترکیب الگوریتم‌های شبکه‌ عصبی چند لایه پرسپترون و تبرید شبیه‌سازی شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی کامپیوتر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز ، تبریز، ایران

چکیده

هدف اصلی شبکه­های حسگر بی­سیم نظارت، ثبت و اعلام شرایط خاص از مکان‌های مختلف و کاربردهای مختلف به گره چاهک یا کاربر نهایی می‌باشد. شبکه‌های حسگر بی‌سیم کاربردهای زیادی از جمله نظارت بر وضعیت بیماران، ردیابی هدف، نظارت بر جنگلها و مراتع، میدان نبرد و ... دارند. در این شبکه­ها، یکی از محدودیت­های ذاتی انرژی می­باشد. زیرا انرژی مصرفی از طریق باتری تامین می­شود که دارای طول عمر محدودی می­باشد. خوشه‌بندی به‌دلیل تجمیع داده­ها، یکی از روش‌های مناسب برای صرفه­جویی در انرژی مصرفی بوده و انتخاب سرخوشه­های مناسب باعث افزایش طول عمر شبکه­های حسگر بی­سیم می­باشد. با توجه به این که خوشه­بندیجزء مسایل NP-hardمی‌باشد، الگوریتم­های فراابتکاری برای این مساله مناسب است. در این مقاله، یک روشمسیریابی آگاه از انرژیبرای شبکه‌های حسگر بی‌سیم با ترکیب الگوریتم‌های شبکه‌ عصبی چند لایه پرسپترون و تبرید شبیه‌سازی شده ارایه شده است. در روش پیشنهادی،برای تعیین سرخوشه از الگوریتم‌ فراابتکاری تبرید شبیه­سازی شده و برای تعیین اعضای هر خوشه از شبکه‌های عصبی چند لایه پرسپترون استفاده شده است. بعد از فرایند خوشه­بندی، با ایجاد جداول مسیریابی مناسب در بین سرخوشه­ها، داده‌ها از گره مبدا به چاهک ارسال می­گردد.  نتایج حاصل از شبیه‌سازی روش پیشنهادی نشان می‌دهد که این روش پارامترهای انرژی مصرفی، نرخ تحویل بسته و توان عملیاتی را  بهبود می­دهد.

کلیدواژه‌ها


 
[1]   S. Alizadeh and A. Ghaffari, “An Energy-efficient hirerchical Clustering protocole in wireless sensor networks,” in 2010 3rd International Conference on Computer Science and Information Technology,
pp.413-418, 2010.##
 
[3]   A. Beheshtiasl and A. Ghaffari, “Secure and trust-aware routing scheme in wireless sensor networks,” Wireless Personal Communications, vol. 107, pp. 1799-1814, 2019.##
[4]   Z. Heidary Ghiri and G. Mirjalily, “Energy-Harvesting Aware Multi-Hop Routing in Wireless Sensor Networks for Defense Applications,” Electronic and Cyber Defense, vol. 8, pp. 63-73, 2020.##
[5]   M. Dibaei and A. Ghaffari, “TSIS: A Trust-Based Scheme for Increasing Security in Wireless Sensor Networks,” Majlesi Journal of Electrical Engineering, vol. 11, pp. 45-52, 2017.##
[6]   A. Ghaffari, “An energy efficient routing protocol for wireless sensor networks using A-star algorithm,” Journal of applied research and technology, vol. 12, pp. 815-822, 2014.##
[7]   A. Ghaffari, “Congestion control mechanisms in wireless sensor networks: A survey,” Journal of network and computer applications, vol. 52, pp. 101-115, 2015.##
[8]   A. Ghaffari and S. Nobahary, “FDMG: Fault detection method by using genetic algorithm in clustered wireless sensor networks,” Journal of AI and Data Mining, vol. 3, pp. 47-57, 2015.##
[9]   A. Ghaffari and A. Rahmani, “Fault tolerant model for data dissemination in wireless sensor networks,” in 2008 International Symposium on Information Technology, pp. 1-8, 2008.##
[10] A. Ghaffari, A. Rahmani, and A. Khademzadeh, “Energy-efficient and QoS-aware geographic routing protocol for wireless sensor networks,” IEICE Electronics Express, vol. 8, pp. 582-588, 2011.##
[11] A. Ghaffari and V. A. Takanloo, “QoS-based routing protocol with load balancing for wireless multimedia sensor networks using genetic algorithm,” World Applied Sciences Journal, vol. 15, pp. 1659-1666, 2011.##
 [12]  D. KeyKhosravi, A. Ghaffari, A. Hosseinalipour, and B. A. Khasragi, “New Clustering Protocol to Decrease Probability Failure Nodes and Increasing the Lifetime in WSNs,” Int. J. Adv. Comp. Techn., vol. 2, pp. 117-121, 2010.##
[13] M. Khabiri and A. Ghaffari, “Energy-aware clustering-based routing in wireless sensor networks using cuckoo optimization algorithm,” Wireless Personal Communications, vol. 98, pp. 2473-2495, 2018.##
[14] E. Mohsenifard and A. Ghaffari, “Data aggregation tree structure in wireless sensor networks using cuckoo optimization algorithm,” Information Systems & Telecommunication, vol. 4, pp. 182-190, 2016.##
[15] I. Mosavvar and A. Ghaffari, “Data aggregation in wireless sensor networks using firefly algorithm,” Wireless Personal Communications, vol. 104, pp. 307-324, 2019.##
[16] S. Pattnaik and P. K. Sahu, “Assimilation of fuzzy clustering approach and EHO‐Greedy algorithm for efficient routing in WSN,” International Journal of Communication Systems, vol. 33, p. e4354, 2020.##
[17] A. Barzin, A. Sadegheih, H. K. Zare, and M. Honarvar, “A hybrid swarm intelligence algorithm for clustering-based routing in wireless sensor networks,” Journal of Circuits, Systems and Computers, vol. 29, p. 2050163, 2020.##
[18] M. Selvi, S. S. Kumar, S. Ganapathy, A. Ayyanar, H. K. Nehemiah, and A. Kannan, “An energy efficient clustered gravitational and fuzzy based routing algorithm in WSNs,” Wireless Personal Communications, pp. 1-30, 2020.##
[19] S. Tabibi and A. Ghaffari, “Energy-efficient routing mechanism for mobile sink in wireless sensor networks using particle swarm optimization algorithm,” Wireless Personal Communications, vol. 104, pp. 199-216, 2019.##
[20] K. Thangaramya, K. Kulothungan, S. Indira Gandhi, M. Selvi, S. Santhosh Kumar, and K. Arputharaj, “Intelligent fuzzy rule-based approach with outlier detection for secured routing in WSN,” Soft Computing, pp. 1-15, 2020.##
[21] D. Mehta and S. Saxena, “Hierarchical WSN protocol with fuzzy multi-criteria clustering and bio-inspired energy-efficient routing (FMCB-ER),” Multimedia Tools and Applications, pp. 1-34, 2020.##
[22] D. Mehta and S. Saxena, “MCH-EOR: Multi-objective cluster head based energy-aware optimized routing algorithm in wireless sensor networks,” Sustainable Computing: Informatics and Systems, vol. 28, p. 100406, 2020.##
[23] V. Rajaram and N. Kumaratharan, “Multi-hop optimized routing algorithm and load balanced fuzzy clustering in wireless sensor networks,” Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing, pp. 1-9, 2020.##
[24] O. Deepa and J. Suguna, “An optimized QoS-based clustering with multipath routing protocol for wireless sensor networks,” Journal of King Saud University-Computer and Information Sciences, 2017.##
[25]  Z. Heidary Ghiri, Gh. Mirjalily, “Energy-Harvesting Aware Multi-Hop Routing in Wireless Sensor Networks for Defense Applications,” Journal of  Electronical & Cyber Defence, vol. 8, no. 4,  Serial no. 32, 2021. (In Persian)##
دوره 9، شماره 3 - شماره پیاپی 35
شماره پیاپی 35، فصلنامه پاییز
آذر 1400
صفحه 133-142
  • تاریخ دریافت: 29 دی 1399
  • تاریخ بازنگری: 25 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 13 فروردین 1400
  • تاریخ انتشار: 01 آذر 1400