Modellierung eines neuartigen selbstoptimierten Wolf-Optimierers für ein heterogenes Netzwerkmodell für Energie- und Knotenlebensdauer-Analyse

Summary

Die Forschung präsentiert ein Protokoll zur Implementierung und Bewertung eines selbstoptimierten Wolf-Optimierers (SOWO) für energiebewusstes Clustering und Routing in drahtlosen Sensornetzwerken, mit Schritt-für-Schritt-Einstellungen und reproduzierbarer Bewertung zur Verbesserung von Lebensdauer, Durchsatz und Restenergie.

Abstract

Die wichtigen Dienste wie Überwachung, Informationssammlung und Datenübertragung von Hochrisikoumgebungen zu sichereren Orten werden weiterhin von Wireless Sensor Networks (WSNs) bereitgestellt. Diese Dienste werden durch die Mehrheit der energieeffizienten Routing-Protokolle verbessert, die für diesen Zweck strukturiert sind. Ein homogenes Routing-Protokoll wird angewendet, um den Energieverbrauch weit entfernter Hubs effizienter zu verringern; allerdings ist die Energieverbrauchsrate für dieses Protokoll höher, die Zuverlässigkeit ist geringer und die Informationen werden bei längerer Nutzung ungünstiger an den Wireless Router (WR) oder die Basisstation (BS) übertragen. Um diese Nachteile zu überwinden, wird in dieser Forschung ein modifizierter Self-Optimized Wolf Optimizer (SOWO) eingesetzt. Durch die Integration heterogener Knoten in den aktuellen Ansatz führt die Auswahl des Kopfes basierend auf der verbleibenden Energie eine mehrstufige Interaktionsstrategie in den gesamten Verbindungen ein. Der Einsatz einer Methode zur Elimination von Energielöchern bildet die Grundlage der entwickelten Routing-Technik. Jeder Ansatz zielt darauf ab, die Lebensdauer des Netzes zu verlängern und den Energieverbrauch zu senken. Basierend auf den Ergebnissen zeigt das vorgeschlagene Routing-Schema überlegene Konsistenzperioden, Restenergie, Durchsätze und Netzwerklebensdauer im Vergleich zu bestehenden Systemen. Die Forschung behandelt das klassische Clustered-WSN-Problem, die Lebensdauer und nachhaltige Lieferung unter engen Energiebudgets pro Knoten maximieren und gleichzeitig Last/Fairness ausbalanciert. Die Simulationsergebnisse zeigen eine Verbesserung von 3,4 % bzw. 32,22 % bei Netzwerkstabilität und Restenergie gegenüber bestehenden Algorithmen.

Introduction

Drahtlose Sensornetzwerke (WSN) und das Internet der Dinge (IoT) werden häufig auf verschiedene^{technologische Fragestellungen} angewandt. WSNs wurden unter unterschiedlichen Bedingungen eingesetzt, um Gegenstände zu bewegen, zum Beispiel Roboter, die verschiedene Besorgungen ausführen. Von Anfang an hat IoT grundlegende Hilfe geboten, insbesondere bei der Sammlung von Daten aus unsicheren Bereichen². Es gibt spezifische Gründe, warum diese Techniken derzeit in verschiedenen Systemen eingesetzt werden³, zum Beispiel in der Gartenbau, medizinischen Dienste, ökologisc....

Protocol

Dieser Abschnitt beschreibt das entwickelte heterogene Protokoll in diesem Abschnitt. Bei dieser Technik teilt die Organisation die Sensorhubs basierend auf einem vorab festgelegten Randabstand in vier logische Bereiche. Die Gateway-Knoten und die Basisstation (BS) werden extern zum Detektionsfeld und separat am Mittelpunkt des Netzwerks platziert. Der Hub, dessen Abstand zum Gateway-Knoten kleiner als die vorab festgelegte Entfernung ist, wird den Feldern 1 und 2 zugewiesen. In dieser Situation senden die Knoten die Daten entweder an den Gateway-Knoten oder an den BS über direkte Kommunikation. Diese Knoten repräsentieren die homogen....

Results

Hier vergleicht MATLAB R2024a die entwickelten heterogenen Routing-Protokolle mithilfe von Simulationen mit Routing-Protokollen. In der Simulation wird das Netzwerk von 100 detektierenden Knoten beliebig mit einer Dimension von einem Knoten alle 100 m eingesetzt. Die WR-Knoten befinden sich im Netz auf (50 m, 120 m) und (50 m, 50 m). Ungefähr 20 Prozent der homogenen Knoten mit (m als 0,2 und als 1) haben weniger Energie als die heterogenen Knoten. Nach der Bereitstellung bleibe.......

Discussion

Das vorgeschlagene SOWO nutzt WRs und homogene Knoten. Das stabile Wahlprotokoll verwendet heterogene Knoten als CHs und enthält einen BS-Knoten in der Mitte des Clusters, der von den Sensorknoten umgeben ist. Erhöhte Energie ist erforderlich, wenn die Basisstation außerhalb der Region¹⁴ platziert ist. Dies führt zu reduzierter Energie, und das Energieniveau erreicht in sehr kurzer Zeit Null. Die vorgeschlagene Technik hat eine geringe Energiereduktionsrate im Ver.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Intel(R) Core(TM) der 12. Generation i5-1235U (1,30 GHz)	Intel Corporation, USA	–	Hardware, die für die Simulationsausführung verwendet wird
16 GB DDR4-RAM	Kingston Technology, USA	–	Speicher, der während Simulationsläufen verwendet wird
MATLAB	MathWorks USA	R2024a	Verwendet zur Implementierung von Algorithmen, zum Ausführen von WSN-Simulationen und zur Analyse von Ergebnissen
Microsoft Windows 11 Home	Microsoft Corporation, USA	Bau 22631	Betriebssystem, das zur Durchführung von Simulationen verwendet wird
Synthetischer Datensatz erzeugt in MATLAB	MathWorks, USA	R2024a	Benutzerdefinierter Datensatz erstellt für Algorithmustests