Analysis of energy conservative architectures and protocols in cluster based wireless sensor networks

Abstract

Sınırlı enerji, kablosuz algılayıcı ağları üzerine yapılan araştırmalar için önemli bir faktördür. Kümelenme, ağ üzerinden iletilen veri trafiğini azaltarak bu enerji sıkıntısı sorunu hafifletir. Kablosuz algılayıcı ağlarıyla ilgili çeşitli kümeleme yöntemleri önerilebilir. Araştırmacılar genellikle çalışmalarını ortaya koyarken, topolojinin tek bir tarafında tek bir veri toplama merkezi konumlandırma ya da alıcının yakınındaki kümelerin boyutlarını küçültme gibi çeşitli kabullerde bulunmuşlardır. Ancak, bildiğimiz kadarıyla, çeşitli yapısal alternatiflerin, kablosuz algılayıcı ağlar ve enerji tüketimleri üzerindeki etkileri ile ilgili detaylı bir araştırma yapılmadı. Bu yüksek lisans tezinde,kümelerin boyutları, topolojideki düğüm yoğunluğu, veri toplama merkezi sayısı ve bunların konumları ile topolojideki kademe sayısı gibi çeşitli yapısal yaklaşımların etkisinin analizini yapacağız. Simülasyon sonuçları, algılayıcı ağların yaşam sürelerinin uzaması konusunda en iyi performansın, topoloji etrafında alıcılarının yeterli sayıda olmasıyla elde edildiğini göstermektedir.

Limited energy is the major driving factor for the research conducted on wireless sensor networks. Clustering alleviates this energy shortage problem by reducing data traffic conveyed over the network and therefore several clustering methods are proposed in the literature. Researchers put forward their methods by making serious assumptions such as always locating single sink at one side of the topology or making clusters near to the sink with smaller sizes. However, to the best of our knowledge, there is no comprehensive research that investigates the effects of various structural alternatives on energy consumption of wireless sensor networks. In this paper, we thoroughly analyze the impact of various structural approaches such as cluster size, number of tiers in the topology, node density, position and number of sinks. Extensive simulation results are provided. The results show that the best performance about lifetime prolongation is achieved by locating enough number of sinks around the network area.