Hierarchical routing optimization in wireless sensor networks [document
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Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
Abstract
Wireless Sensor Networks (WSNs) are composed of hundreds of tiny sensor nodes with limited resources communicating with each other to monitor the environment. Sensor nodes are usually powered by a battery. Consequently, energy efficiency is critical for the lifetime of the Wireless Sensor Network. Routing protocols are the most important issue for WSNs. LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) is one of the first hierarchical routing algorithms for WSNs. LEACH uses Cluster Heads (CHs) to mediate data transmission. This thesis contains a new formula for the Cluster Head selection process and two new routing protocols. The new formula introduces the residual energy of the node in the CH selection process. The first improved protocol uses a Vice-Cluster head (VCH) for each cluster to replace the CH when it dies. The second new protocol is an improved LEACH-C protocol in which, the Sink uses a Consumption Model for each Sensor Node (CMSN) to estimate the amount of energy needed for the next rounds ,so sensor nodes don’t have to send the value of current energy to the base station at the beginning of each round like it does in LEACH-C. Simulation results show that these improvements extended the network lifetime compared to previous works.
Description
Les Réseaux de Capteurs Sans Fil (RCSF) sont composés de centaines de minuscules nœuds capteurs avec des ressources limitées, communiquant entre eux pour surveiller l'environnement. Les nœuds capteurs sont généralement alimentés par une batterie. Par conséquent, l'efficacité énergétique est essentielle pour la durée de vie du RCSF. Les protocoles de routage sont le problème le plus important pour les RCSF. LEACH (Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy) est l'un des premiers algorithmes de routage hiérarchique pour les RCSF. LEACH utilise des Chefs de Grappe (CG) pour arbitrer la transmission de données. Cette thèse contient une nouvelle formule pour le processus de sélection des CG et deux nouveaux protocoles de routage. La nouvelle formule introduit l'énergie résiduelle du nœud dans le processus de sélection du CG. Le premier protocole amélioré utilise un Vice Chef de Grappe (VCG) pour chaque Grappe pour remplacer le CG quand il meurt. Le deuxième nouveau protocole est un protocole LEACH-C amélioré dans lequel le la Station de Base utilise un Modèle de Consommation pour chaque Nœud Capteur (MCNC) pour estimer la quantité d'énergie nécessaire pour les prochains tours afin que les nœuds capteur n'aient pas à envoyer la valeur de l'énergie actuelle à la Station de Base au début de chaque tour comme dans LEACH-C. Les résultats de simulation montrent que ces améliorations ont prolongé la durée de vie du réseau par rapport aux travaux précédents.