پروتکل مسیریابی EAR در شبکه های حسگر بی سیم

پروتکل مسیریابی EAR در WSN

پروتکل مسیریابی EAR یکی از پروتکل های مسیریابی مسطح (Flat Routing) است که در شبکه های حسگر بی سیم (WSN) جهت مسیریابی استفاده می شود. در مسیریابی EAR یا (Energy-Aware Routing) مسیر های زیر بهینه ای به منظور افزایش طول عمر شبکه بکار گرفته می شوند. این مسیر ها از طریق یک تابع احتمال، که بستگی به مصرف انرژی در آن مسیر ها دارد، انتخاب می شود.

مهمترین پارامتر های پروتکل مسیریابی EAR

بقای شبکه از جمله ترین پارامتر ها در طراحی این پروتکل در نظر گرفته شده است. با توجه به اینکه استفاده کردن دائمی از مسیری که در آن پایین ترین انرژی از دست می رود، منجر به تخلیه­ انرژی حسگر های موجود در آن مسیر خواهد شد. به جای اینکه از مسیر بهینه استفاده شود، از چند مسیر زیر بهینه استفاده می شود که از طریق یک تابع احتمال تنها یکی از آنها انتخاب و برای مدتی از آن مسیر استفاده می شود.

پروتکل مسیریابی EAR از سه فاز تشکیل شده است

فاز راه­ اندازی :

در این فاز از طریق پروتکل مسیریابی سیل­ آسا محلی، مسیر ها تا مقصد تشخیص داده شده و جدول­ های مسیریابی نیز ایجاد می گردد. در طی این عمل، تابع هزینه­ انرژی به هر حسگر محاسبه می گردد. به طور مثال، در صورتی که درخواست از حسگر به حسگر ارسال شود، حسگر تابع هزینه مسیر را به ­صورت زیر حساب خواهد کرد.

در این رابطه متریک انرژی، خودش یک تابع از هزینه­ ارسال و دریافت و همینطور مقدار انرژی باقیمانده­ حسگر ها در طول مسیر می باشد. مسیر هایی که هزینه زیادی در بر داشته باشند در نظر گرفته نمی­ شوند و انتخاب حسگر ها نیز بر اساس نزدیکی آن­ها به مقصد خواهد بود. هر حسگر به هر یک از همسایه­ های خودش که در جدول ارسال آن قرار دارد، یک احتمال نسبت می­ دهد. این احتمال با معکوس هزینه رابطه مستقیمی دارد که به­ صورت زیر بدست می آید.

همینطور هزینه­ متوسط تا مقصد را با در نظر گرفتن همسایه­ های که در جدول ارسال قرار دارند مطابق زیر حساب می ­کند. این مقدار بدست آمده به همسایه­ ها ارسال می شود.

فاز انتقال داده­ ها :

هر حسگر داده­ های خود را به یکی از همسایه ­های خودش که در جدول ارسال قرار دارد، با در نظر گرفتن احتمال اختصاص داده شده به آن همسایه ارسال می کند.

فاز نگهداری مسیرها :

هر از گاه یک داده به­ طور سیل­ آسا محلی ارسال می شود تا از سالم بودن مسیر ها اطمینان حاصل گردد.

پروتکل مسیریابی EAR با پروتکل مسیریابی انتشار مستقیم در چگونگی یافتن مسیر ها از Base station یا ایستگاه پایه تا سنسور ها مشترک می باشد. در روش انتشار مستقیم از بین چند مسیر، فقط مسیری انتخاب خواهد شد که نرخ داده بالایی از طریق آن دریافت گردد. اما در پروتکل مسیریابی EAR مسیر انتخابی از طریق تابع احتمال انتخاب می گردد.

نتایج شبیه­ سازی­ ها نشان می دهد که پروتکل مسیریابی EAR، مقدار 5.21% در مصرف انرژی و 44% نیز در افزایش طول عمر شبکه در مقایسه با پروتکل انتشار مستقیم عملکرد بهتری دارد. همچنین پروتکل مسیریابی EAR به مانند پروتکل انتشار مستقیم زمانی که مسیر انتخاب شده به هر طریقی از کار بیفتد، دچار مشکل نخواهد بود چون علاوه بر مسیر اصلی، مسیر های دیگری را هم در اختیار دارد.