روشی برای مسیریابی آگاه از انرژی و تأخیر در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چندرسانه‌ای

علائی, محمد; یزدان پناه, فهیمه

روشی برای مسیریابی آگاه از انرژی و تأخیر در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چندرسانه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران.

² دانشیار،دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

چکیده

شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم به دلیل تأثیر و اهمیتی که در تحقیقات علمی و کاربردهای گوناگون‌شان دارند، توجه زیادی را در جامعه تحقیقاتی و صنعتی به خود جلب کرده‌اند. این شبکه‌ها، شکل خاصی از شبکه‌های حسگر بی‌سیم هستند که داده‌های چندرسانه‌ای مانند ویدئو، تصویر و صدا در آنها توسط گره‌های چندرسانه‌ای تولید و منتقل می‌شود. در بسیاری از کاربردها، داده های چندرسانه ای باید با سطوح از پیش تعریف شده کیفیت سرویس‌ها، ارائه شوند. به عنوان مثال، انتقال بلادرنگ داده از ملزومات ارائه داده حس شده به چاهک در این کاربردها، می‌باشد. طراحی پروتکل مسیریابی متناسب با نیازهای کیفیت سرویس مطلوب، همواره یکی از اساسی‌ترین مراحل طرح روند ارسال بسته‌های داده می‌باشد. از این رو، در شبکه‌های حسگر چندرسانه‌ای بی‌سیم پروتکل های مسیریابی خاص و متفاوت با آنچه که در شبکه‌های حسگر معمولی به کار می‌روند، مورد نیاز می‌باشد. در این مقاله، پروتکلی برای مسیریابی در شبکه‌های حسگر بی‌سیم چندرسانه‌ای با ایجاد همکاری بین گره‌های اسکالر و چندرسانه‌ای، پیشنهاد می‌شود. در روش پیشنهادی، معیارهایی متناسب با کاربردهای چندرسانه‌ای برای انتخاب گره‌های مسیر در نظر گرفته می‌شود و تصمیم‌گیری برای پیدا کردن بهترین همسایه در یک سیستم با منطق فازی با اعمال آن معیارها، انجام می‌گیرد. ارزیابی‌های انجام گرفته روی روش پیشنهادی از دیدگاه‌های تأخیر و مصرف انرژی، بیانگر برتری آن نسبت به روش‌های قبلی می‌باشند.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.23224347.1403.12.3.6.8

موضوعات

مباحث دکترین، راهبردها و آینده پژوهی حوزه های مرتبط

عنوان مقاله [English]

A Method for Energy and Delay Aware Routing in Wireless Multimedia Sensor Networks

نویسندگان [English]

Mohammad Alaei ¹
Fahimeh Yazdanpanah ²

¹ Associate Professor،Vali-e-Asr University of Rafsanjan ، Rafsanjan, Iran

² Associate Professor،Vali-e-Asr University of Rafsanjan ، Rafsanjan, Iran

چکیده [English]

Wireless multimedia sensor networks have attracted a lot of attention in the research and industrial community due to their influence and importance in scientific research and also their various applications. These networks are a special form of wireless sensor networks in which multimedia data such as video, image and sound are produced and transmitted by multimedia nodes. In many applications, multimedia data must be provided with predefined levels of quality of service. For example, real-time data transfer is essential for providing sensed data to the sink in these applications. Designing the routing protocol according to the requirements of the desired quality of service is always one of the most basic steps in the process of sending data packets. Therefore, in wireless multimedia sensor networks, special and different routing protocols are needed from those used in conventional sensor networks. In this article, a protocol is proposed for routing in multimedia wireless sensor networks by creating cooperation between scalar and multimedia nodes. In the proposed method, suitable criteria for multimedia applications are considered to select route nodes, and the decision to find the best neighbor in a system is made by applying those criteria in fuzzy logic system. The evaluations performed on the proposed method from the viewpoints of delay and energy consumption indicate its superiority over the previous methods.

کلیدواژه‌ها [English]

Wireless multimedia sensor networks
Routing
Energy consumption optimization
Delay reduction

مراجع

[1] M. Z. Hasan, H. Al-Rizzo, and F. Al-Turjman, “A Survey On Multipath Routing Protocols for Qos Assurances in Real-Time Wireless Multimedia Sensor Networks”, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 19, no. 3, pp. 1424-1456, 2017.

[2] H. Shen and G. Bai, “Routing in wireless multimedia sensor networks: a survey and challenges ahead,” J. Netw. Comput. Appl., vol. 71, pp. 30-49, 2016.

[3] K. D. Jung, J. Y. Lee, and H. Y. Jeong, “Improving Adaptive Cluster Head Selection of Teen Protocol Using Fuzzy Logic for WMSN,” Multimedia Tools and Appllications, vol. 76, no.17, pp. 18175-18190, 2017.

[4] A. Yahya, S. U. Islam, M. Zahid, G. Ahmed, M. Raza, H. Pervaiz, and F. Yang, “Cooperative Routing for Energy Efficient Underwater Wireless Sensor Networks,” IEEE Access, vol. 9, pp. 141888-141899, 2019.

[5] N. Khernane, J. F. Couchot, and A. Mostefaoui, “Maximum Network Lifetime With Optimal Power/Rate And Routing Trade-Off for Wireless Multimedia Sensor Networks,” Comput. Commun., vol. 124, pp. 1-16, 2018.

[6] C. Savaglio, P. Pace, G. Aloi, A. Liotta, and G. Fortino, “Lightweight Reinforcement Learning for Energy Efficient Communications in Wireless Sensor Networks,” IEEE Access, vol. 7, pp. 29355-29364, 2019.

[7] C. Bejaoui, A. Guitton, and A. Kachouri, “Equal Size Clusters to Reduce Congestion In Wireless Multimedia Sensor Networks,” Wirel. Pers. Commun., vol. 97, no. 3, pp. 3465-3482, 2017.

[8] A. A. Ahmed, “A Real-Time Routing Protocol With Adaptive Traffic Shaping for Multimedia Streaming Over Next Generation of Wireless Multimedia Sensor Networks,” Pervasive Mob Comput, vol. 40, pp. 495-511, 2017.

[9] M. Nagalingayya and B. S. Mathpati, “Self-improved Butterfly Optimization Algorithm Based Cooperative Routing Model in Wireless Multimedia Sensor Networks,” Measurement: Sensors, vol. 24, no. 100536, 2022.

[10]D. Wang, J. Liu, and D. Yao, “An Energy-Efficient Distributed Adaptive Cooperative Routing Based on Reinforcement Learning in Wireless Multimedia Sensor Networks,” Computer Networks, vol. 178, no. 107313, 2020.

[11]A. R. Nadinejad, M. Alaei, “A Heuristic Data Diffusion and Gathering Scheme Using Virtual Line for Wireless Sensor Networks with Mobile Sink,” Journal of Electronical & Cyber Defence, vol. 9, no. 2, 2021, Serial No. 34.(in persian).

[12]A. Hamzah, M. Shurman, O. Al-Jarrah, and E. Taqieddin, “Energy-Efficient Fuzzy-Logic-Based Clustering Technique for Hierarchical Routing Protocols in Wireless Sensor Networks,” Sensors, vol. 19, no. 3, 2019.

[13]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, vol. 32, Issue 7, pp.763-774, 2020.

[14] “Link Quality and Energy Efficient Optimal Simplified Cluster Based Routing Scheme to Enhance Lifetime for Wireless Body Area Networks,” Nano Communication Networks, vol. 37, no. 100465, 2023.

[15]A. A. Ahmed and W. Ali, “A Lightweight Reliability Mechanism Proposed for Datagram Congestion Control Protocol Over Wireless Multimedia Sensor Networks,” Trans. Emerg. Telecommun. Technol., vol. 29, no. 3, pp. 1-17, 2018.

[16]Z. Ullah, I. Ahmed, F.A. Khan, M. Asif, M. Nawaz, T. Ali, M. Khalid, and F. Niaz, “Energy-Efficient Harvested-Aware Clustering and Cooperative Routing Protocol for WBAN (E-HARP),” IEEE Access, vol. 7, pp. 100036-100050, 2019.

[17]M. Koyuncu, A. Yazici, M. Civelek, A. Cosar, and M. Sert, “Visual and Auditory Data Fusion for Energy-Efficient and Improved Object Recognition in Wireless Multimedia Sensor Networks,” IEEE Sensors, vol. 19, no. 5, pp. 1839-1849, 2019.

[18]W. B. Heinzelman, A. P. Chandrakasan, and H. Balakrish-nan, “An Application-Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks,” IEEE Transactions on wireless communications, vol. 1, Issue 4, 2002.

[19]M. M. Saleem, S. A. Alabady, “Energy‐efficient multipath clustering with load balancing routing protocol for wireless multimedia sensor networks,” IET Wireless Sensor Systems, vol. 13, pp.104-114, 2023, DOI: 10.1049/wss2.12061.

[20]L. Jenila, R. Aroul Canessane, “Cross Layer based Energy Aware and Packet Scheduling Algorithm for Wireless Multimedia Sensor Network,” International journal of computers communications & control, Vol. 18, Issue: 2, 2023, Article Number: 4666, https://doi.org/10.15837/ ijccc.2023. 2.4666.

[21]G. Kirubasri, S. Sankar, M. S. Guru Prasad, G. Naga Chandrika, S. Ramasubbareddy, “LQETA-RP: link quality based energy and trust aware routing protocol for wireless multimedia sensor networks,” International Journal of System Assurance Engineering and Management, 2023, https://doi. org/10.1007/s13198-023-01873-9.

[22]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, 2021, Serial No. 32.(in persian).

[23]R. Mahmoudi, A. Ghaffari, “Energy-Aware Routing in Wireless Sensor Networks Using MLP and Simulated Annealing Algorithms,” Journal of Electronical & Cyber Defence, Vol. 9, No. 3, 2021, Serial No. 35.(in persian).https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.23224347.1400.9.3.11.2

[24]M. Mir, M. Yaghoobi, M. kheirabadi, “Energy Aware Routing in the Internet of Things using improved Grasshopper Metaheuristic Algorithm,” Scientific Journal of Electronical & Cyber Defence Vol. 11, No. 1, 2023, Serial No. 41.(in persian).https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.23224347.1402.11.1.2.3