Một phương pháp phân cụm không đều mới mang hiệu quả năng lượng trong WSNs

Trong bài viết này tiếp cận một phương pháp mới nhằm phân cụm không đều và xử lý định tuyến đa bước hiệu quả nhằm kéo dài tuổi thọ mạng. Kết quả cho thấy, giải pháp đề xuất có hiệu quả vượt trội so với các nghiên cứu khác gần đây.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một phương pháp phân cụm không đều mới mang hiệu quả năng lượng trong WSNs Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Một phương pháp phân cụm không đều mới mang hiệu quả năng lượng trong WSNs Hoàng Trọng Minh1, Trần Như Đức1, Phạm Như Việt Anh1, Lê Hải Triều2 1 Khoa Viễn Thông I, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông 2 Viện Khoa học và Công nghệ, Bộ Công an Email: hoangtrongminh@ptit.edu.vn, ductn.B16DCVT072@stu.ptit.edu.vn, anhpnv.B16DCVT016@stu.ptit.edu.vn, lht295@gmail.com Abstract— Mạng cảm biến không dây đóng vai trò quan thông được thực hiện từ các cảm biến tới chủ cụm và từ trọng trong hạ tầng kết nối vạn vật IoT (Internet of đó chuyển tiếp tới trạm gốc BS (Base Station). Do các Things). Do hoạt động với các nguồn pin hạn chế nên kết nối truyền thông có khoảng cách nhỏ và dữ liệu thời gian sống của mạng là một thách thức cơ bản của được tập trung tại nút chủ cụm trước khi chuyển tới các mạng cảm biến không dây. Chiến lược phân cụm đã trạm gốc nên thời gian sống tổng thể của mạng tăng bước đầu giải quyết các vấn đề này và được sự quan tâm của rất nhiều nghiên cứu. Một hướng tiếp cận sử dụng lên. Từ giao thức phân cụm hiệu quả năng lượng điển phương pháp phân cụm không đều đã mang lại một số hình có tên là LEACH (Low Energy Clustering kết quả khả quan khi tránh được các lỗ hổng năng lượng Hierachy) [5], một loạt biến thể dựa trên nguyên tắc tại các vùng gần trạm gốc. Tuy nhiên, chiến lược định phân cụm đã được phát triển theo nhiều tiêu chí lựa tuyến trong mạng không dây đa bước vẫn còn là thách chọn chủ cụm khác nhau như xác xuất, năng lượng dư thức lớn khi gây ra các ảnh hưởng suy hao năng lượng. của nút, mật độ, v.v. [6]. Để tích hợp nhiều tiêu chí với Vì vậy, trong bài báo này tiếp cận một phương pháp mới độ phức tạp tính toán hợp lý, một số thuật toán phân nhằm phân cụm không đều và xử lý định tuyến đa bước cụm dựa trên logic mờ cũng được phát triển gần đây hiệu quả nhằm kéo dài tuổi thọ mạng. Kết quả cho thấy, [7] [8] [9]. Các giao thức này hoạt động trong cả môi giải pháp đề xuất có hiệu quả vượt trội so với các nghiên cứu khác gần đây. trường truyền thông đơn bước và truyền thông đa bước. Đối với truyền thông đa bước, việc xuất hiện các lỗ Keywords- Mạng cảm biến không dây, logic mờ, kĩ hổng năng lượng gần trạm gốc đã tạo ra thách thức mới thuật phân cụm, thuật toán định tuyến, thời gian sống. cho các giải pháp phân cụm. Bên cạnh đó là hiệu suất quá trình truyền tin đa bước giữa các chủ cụm cũng đặt I. GIỚI THIỆU ra nhu cầu phát triển các thuật toán mới nhằm cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây. Mạng cảm biến không dây WSN (Wireless Sensor Trong bài báo này, cùng với tiếp cận thuật toán Network) đóng vai trò là hạ tầng truyền thông quan định tuyến như đã được đề xuất trong [9], giải pháp trọng trong internet vạn vật với các ứng dụng cho nhiều phân cụm dựa trên logic mờ kết hợp bước nhảy khoảng lĩnh vực như quân sự, nông nghiệp, điều khiển thông cách mới nhằm cải thiện thời gian sống của mạng cảm minh, v.v. WSN thường gồm số lượng lớn các cảm biến không dây. Đề xuất được chứng minh bằng biến có kích thước nhỏ để thu thập thông tin sự kiện phương pháp đối sánh qua mô phỏng số, các kết quả hoặc tham số môi trường dựa trên truyền thông không cho thấy hiệu quả của đề xuất khi cho kết quả cân bằng dây đơn bước hoặc đa bước. Mạng cảm biến không chỉ tải tốt hơn và kéo dài thời gian sống của mạng so với thu thập thông tin mà còn sử dụng để điều khiển các các đề xuất ở trên. Bài báo được trình bày như sau. thiết bị chấp hành theo các quyết định tính toán thông Phần II trình bày các nghiên cứu gần đây về kỹ thuật minh. Tuy nhiên, các nút cảm biến không dây thường phân cụm và định tuyến liên quan tới nghiên cứu. Đề sử dụng nguồn năng lượng hữu hạn nhằm tăng tính linh xuất phương pháp phân cụm dựa trên logic mờ và lược động và kéo theo đó là nhu cầu tiết kiệm năng lượng đồ định tuyến giữa các nút chủ cụm được đưa ra trong hay kéo dài thời gian sống của mạng cảm biến không phần III. Kết quả mô phỏng và đối sánh với nghiên cứu dây. Vì vậy, một trong các vấn đề thách thức về mặt trước được đưa ra trong phần IV, cu ...