Modéliser un nouvel optimiseur Wolf auto-optimisé pour un modèle de réseau hétérogène pour l’analyse de l’énergie et de la durée de vie des nœuds

Résumé

La recherche présente un protocole pour implémenter et évaluer un optimiseur wolf auto-optimisé (SOWO) pour le clustering et le routage sensibles à l’énergie dans les réseaux de capteurs sans fil, avec des réglages étape par étape et une évaluation reproductible pour améliorer la durée de vie, le débit et l’énergie résiduelle.

Résumé

Les services essentiels de surveillance, de collecte d’informations et de transmission de données depuis des environnements à haut risque vers des lieux plus sûrs sont toujours assurés par les réseaux de capteurs sans fil (WSN). Ces services sont améliorés grâce à la majorité des protocoles de routage économes en énergie structurés à cet effet. Un protocole de routage homogène est appliqué pour réduire plus efficacement l’utilisation de l’énergie des hubs éloignés ; cependant, le taux d’utilisation de l’énergie est plus élevé pour ce protocole, une fiabilité moins élevée et des informations plus défavorables diffusées vers le routeur sans fil (WR) ou la station de base (BS) lorsqu’elles sont utilisées sur une période plus longue. Pour surmonter ces inconvénients, un Optimiseur de Loup Auto-Optimisé (SOWO) modifié est utilisé dans cette recherche. En intégrant des nœuds hétérogènes dans l’approche actuelle, choisir la tête en fonction de l’énergie restante introduit une stratégie d’interaction multi-niveaux à travers les connexions. L’utilisation d’une méthode d’élimination des trous d’énergie est la base de la technique de routage développée. Chaque approche vise à prolonger la durée de vie du réseau et à réduire la consommation d’énergie. Sur la base des résultats, le schéma de routage proposé démontre des périodes de cohérence, de l’énergie résiduelle, des débits et une durée de vie du réseau supérieurs à ceux des réseaux existants. La recherche aborde le problème classique des WSN en cluster, qui consiste à maximiser la durée de vie et la livraison soutenue sous des budgets énergétiques par nœud serrés tout en maintenant un équilibre charge/équité. Les résultats de la simulation montrent respectivement une amélioration de 3,4 % et 32,22 % de la stabilité du réseau et de l’énergie résiduelle par rapport aux algorithmes existants.

Introduction

Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) et l’Internet des objets (IoT) sont largement appliqués à diverses questions^{technologiques 1}. Les WSN ont été utilisés dans différentes conditions pour aider à déplacer des objets, comme des robots effectuant différentes missions. Depuis ses débuts, l’IoT a apporté une aide fondamentale, notamment pour la collecte de données provenant de champs non^{sécurisés 2}. Il existe des raisons spécifiques pour lesquelles ces techniques sont actuellement utilisées dans différents^{systèmes 3}, par exemple en horticulture, services médicaux, ....

Protocole

Cette section décrit le protocole hétérogène développé dans ce segment. Dans cette technique, l’organisation partitionne les hubs de capteurs en quatre zones logiques basées sur une distance d’arête préétablie. Les nœuds passerelle et la station de base (BS) sont placés à l’extérieur du champ de détection et séparément au point central du réseau. Le hub dont la distance par rapport au nœud passerelle est inférieure à la distance prédéfinie est attribué aux champs 1 et 2. Dans cette situation, les nœuds diffusent les données soit vers le nœud passerelle, soit vers le BS via une communication directe. Ces nœuds représentent les nœuds ho....

Résultats

Ici, MATLAB R2024a compare les protocoles de routage hétérogènes développés en utilisant des simulations avec des protocoles de routage. Dans la simulation, le réseau de 100 nœuds détecteurs est utilisé arbitrairement avec une dimension d’un nœud tous les 100 m. Les nœuds WR sont situés dans le réseau à (50 m, 120 m) et (50 m, 50 m). Environ 20 % des nœuds homogènes avec (m comme 0,2 et comme 1) ont moins d’énergie que les nœuds hétérogènes. Après le déploiement, tous les nœuds .......

Discussion

Le SOWO proposé utilise des WR et des nœuds homogènes. Le protocole d’élection stable utilise des nœuds hétérogènes comme CH et contient un nœud BS au centre du cluster entouré des nœuds capteurs. Une augmentation de l’énergie est nécessaire si la station de base est placée à l’extérieur de la région¹⁴. Cela conduit à une réduction de l’énergie, et le niveau d’énergie atteint zéro en très peu de temps. La technique proposée présente un taux de réduction d’énergie .......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Intel(R) Core(TM) i5-1235U 12e génération (1,30 GHz)	Intel Corporation, États-Unis	&ndash ;	Matériel utilisé pour l’exécution de simulations
16 Go de RAM DDR4	Kingston Technology, États-Unis	&ndash ;	Mémoire utilisée lors des simulations
MATLAB	MathWorks USA	R2024a	Utilisé pour implémenter des algorithmes, exécuter des simulations de WSN et analyser les résultats
Microsoft Windows 11 Home	Microsoft Corporation, États-Unis	Version 22631	Système d’exploitation utilisé pour exécuter des simulations
Jeu de données synthétique généré dans MATLAB	MathWorks, États-Unis	R2024a	Jeu de données personnalisé créé pour le test d’algorithmes