Design and implementation of grid-based hybrid network for energy efficient wireless sensor networks

Abstract

Kablosuz Algılayıcı Ağları (KAA'lar), bir ağda uzamsal olarak dağıtılan algılayıcı düğümleri adı verilen birçok küçük aygıttan oluşur; bu tür aygıtlar algılama, işleme ve iletişim yeteneğine sahiptir ve belirli görevleri tamamlamak için birbirleriyle işbirliği yapar. Bu düğümler pil tabanlı yapısı nedeniyle sınırlı enerji kaynaklarına sahip olduğundan, küme tekniği özellikle ağın ömrü üzerindeki etkisinin yanı sıra enerji tüketimi sorununun üstesinden gelmek için de kullanılır. Bu çalışmada Şebekeye Dayalı Hibrit Şebeke Geliştirme tekniği sağlanmış, bu yöntem enerjinin korunmasını sağlamanın yanı sıra WSN'lerde şebekelerin ömrünü uzatmıştır. Matlab uygulamasını kullanarak, bu teknik, belirli sayıda yineleme işleminde (1500 devir) (500, 600) sensör düğümü için tüketilen enerjinin yanı sıra enerjiyle ilgili iş hacmini de göstermiştir. Sonuç olarak, kaç sensör düğümünün canlı kaldığına, o sayıda turda ölü düğümlerin yüzdesine, ağın ömrünü iyileştiren maksimum tur sayısına ve iki başlangıç enerjisinde tüketilen toplam enerjinin en uygun sonuçlarını elde ettik (Eini = 1 Joule, Eini = 2 Joule) başlangıç enerjileri için önerilen şebeke boyutları (8 x 8) ve (10x10). Anahtar kelimeler: Kablosuz Algılayıcı Ağ, Şebeke Tabanlı Hibrit Ağ, Baz İstasyonu, Küme Kafası.

The Wireless Sensor Networks (WSNs) are consisting of many tiny devices called (sensor nodes) which are distributed spatially in a network, such devices have the ability to sense, process, as well as to communicate. And cooperates with each other to complete specific tasks. Since these nodes have limited energy supplies due to its battery-based nature, a clustering technique is particularly used to overcome the problem of energy consumption in addition to its impact on the network's lifetime. Grid-Based Hybrid Network Development technique has been provided in this study, such method enabled enhancing the conservation of energy as well as extending the lifetime of networks in the WSNs. By using Matlab tool, this technique showed the throughput that is related to the residual energy as well as the consumed energy for (500, 600) sensor nodes in a specific number of iteration processes (1500 rounds). As a result, we got the optimal solution of how many sensor nodes were kept alive, what was the percentage of dead nodes through that number of rounds, maximum number of rounds resulting in improving the lifetime of network, and overall consumed energy in two energy initial cases (Eini = 1 Joule, Eini = 2 Joules) for our proposed (8 x 8) and (10x10) grid size network. Keywords: Wireless Sensor Network, Grid-Based Hybrid Network, Base Station, Cluster Head.