طرح پخش انرژی کارآمد برای شبکه های حسگر بی سیم صنعتی هوشمند

Energy-Efficient Broadcasting Scheme for Smart Industrial Wireless Sensor Networks

مجله هینداوی – Hindawi

سال ۲۰۱۷

چکیده

در شبکه‌های حسگر بی‌سیم صنعتی هوشمند (IWSNs)، گره‌های حسگر معمولاً یک فناوری قابل‌برنامه‌ریزی را اتخاذ می‌کنند. این دستگاه‌های هوشمند می‌توانند با برنامه‌نویسی مجدد عملکردهای جدید یا ویژه‌ای را بدست آورند. همچنین این دستگاه‌ها سیستم‌های نرم‌افزاری را از طریق دریافت نسخه جدید از کدهای برنامه بروزرسانی می‌کنند. اگر گره‌های حسگر نیاز به ارتقاء داشته باشند، گره چاهک (سینک) بسته‌های کد برنامه را از طریق پخش یک به چند به آن‌ها (گره‌های حسگر) انتشار می‌دهد و بنابراین توانایی‌های جدیدی بدست می‌آیند و شبکه تعریف‌شده نرم‌افزاری (SDN) را تشکیل می‌دهند. بااین‌حال، به دلیل حجم بالای بسته کد، محدودیت انرژی گره حسگر و کیفیت لینک نامطمئن شبکه بی‌سیم، انتشار سریع بسته‌های کد به‌تمامی گره‌ها در شبکه یک موضوع چالش‌برانگیز است. در مقاله حاضر، یک طرح پخش انرژی کارآمد با شعاع انتشار قابل تنظیم باهدف بهبود عملکرد ارتقاء شبکه پیشنهادشده است. در طرح ما، گره‌های حسگر نقاط غیر از نقاط داغ (Non Hotspots) با افزایش شعاع پخش یعنی توان انتقال، بهره کامل را از انرژی باقیمانده در دوره جمع‌آوری داده دریافت می‌کنند تا احتمال دریافت بسته را بهبود بخشند و تأخیر پخش انتقال کد بسته را کاهش دهند. تحلیل نظری و نتایج تجربی نشان می‌دهند که در مقایسه باکارهای قبلی، رویکرد ما به‌طور میانگین تأخیر ارتقاء شبکه (NUD) را ۱۴٫۸ – ۴۵٫۲% کاهش و هم‌زمان قابلیت اطمینان را بدون آسیب به طول عمر شبکه افزایش می‌دهد.

Abstract

In smart Industrial Wireless Sensor Networks (IWSNs), sensor nodes usually adopt a programmable technology. These smart devices can obtain new or special functions by reprogramming: they upgrade their soft systems through receiving new version of program codes. If sensor nodes need to be upgraded, the sink node will propagate program code packets to them through “oneto-many” broadcasting, and therefore new capabilities can be obtained, forming the so-called Software Defined Network (SDN). However, due to the high volume of code packet, the constraint energy of sensor node, and the unreliable link quality of wireless network, rapidly broadcasting the code packets to all nodes in network can be a challenge issue. In this paper, a novel Energyefficient Broadcast scheme with adjustable broadcasting radius is proposed aiming to improve the performance of network upgrade. In our scheme, the nonhotspots sensor nodes take full advantage of their residual energy caused in data collection period to improve the packet reception probability and reduce the broadcasting delay of code packet transmission by enlarging the broadcasting radius, that is, the transmitting power. The theoretical analyses and experimental results show that, compared with previous work, our approach can averagely reduce the Network Upgrade Delay (NUD) by 14.8%–۴۵٫۲% and simultaneously increase the reliability without harming the lifetime of network.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد