Low energy fixed clustering algorithm for wireless sensor networks

Abstract

Kablosuz sensör ağları afet yardımından sağlık hizmetlerine kadar birçok uygulama alanında kullanılabildiklerinden ötürü hayatımızın önemli bir parçası olmuştur. Bunun sonucu olarak, kablosuz sensör ağlarının ömrü ve enerji tüketimi ilgi çekici bir araştırma alanı haline gelmiştir. Mevcut çalışmalara göre, direkt haberleşme veya çok-sekmeli yönlendirme yerine kümeleme, sensör düğümlerinin enerji tüketimini önemli ölçüde azaltabilir ve kablosuz sensör ağının ömrünü uzatabilir. Bu tezde, kablosuz sensör ağları için düşük enerjili sabit kümeleme algoritması (LEFCA) ve çok-sekmeli düşük enerjili sabit kümeleme algoritması (M-LEFCA) önerilmektedir. LEFCA ile kümeler kurulum evresi esnasında inşa edilmektedir. Bir kümenin elemanı olan sensör düğümü ağın ömrü boyunca aynı kümede kalmaktadır. LEFCA sadece ağın ömrünü uzatmamakta ayrıca enerji tüketimini de önemli ölçüde azaltmaktadır. Bununla beraber, tasarlanan M-LEFCA çok-sekmeli kümeler arası haberleşme yaklaşımını kullanmaktadır. Optimum ileri yönlü komşu küme başlarını aktarıcı düğüm olarak seçmektedir. M-LEFCA kümeleme ve çok-sekmeli yönlendirme yaklaşımını birleştirerek LEFCA' nın enerji tüketimini azaltmayı ve ağ ömrünü uzatmayı amaçlamaktadır.

Wireless sensor networks (WSNs) have become an important part of our lives as they can be used in vast application areas from disaster relief to health care. As a consequence, the life span and the energy consumption of a WSN has become a challenging research area. According to the existing studies, instead of using direct transmission or multi-hop routing, clustering can significantly reduce the energy consumption of sensor nodes and can prolong the lifetime of a WSN. In this thesis, low energy fixed clustering algorithm (LEFCA) and multi-hop low energy fixed clustering algorithm (M-LEFCA) are proposed for WSNs. With LEFCA, the clusters are constructed during the set-up phase. A sensor node which becomes a member of a cluster stays in the same cluster throughout the life span of the network. LEFCA not only improves the lifetime of the network, but also decreases the energy dissipation significantly. In addition, proposed M-LEFCA uses multi-hop intra cluster communication approach. It selects optimum forward neighbor cluster heads (CHs) as relay nodes (RNs). M-LEFCA aims to reduce energy dissipation and prolong network lifetime of LEFCA by combining clustering and multi-hop routing approaches.