چکیده فارسی :

این مقاله بهینه سازی کلونی مورچه و فازی (ACO) را بر اساس مک/ پروتکل مسیر یابی لایه ی مخالف (FAMACRO) برای شبکه های حسگر بی سیم مطرح می کند که انتخاب خوشه ی اصلی، دسته بندی و پروتکل های مسیر یابی میان خوشه ای را در بر می گیرد. فامکرو از منطق فازی به همراه انرژی مازاد، تعداد گره های مجاور و کیفیت پیوند ارتباطی به عنوان متغیر های ورودی برای انتخاب خوشه ی اصلی استفاده می کند. برای اجتناب از هات اسپات hot spots، فامکرو مکانیسم دسته بندی نا برابر را به همراه خوشه های نزدیک به ایستگاه اصلی که دارای اندازه های کوچک تری نسبت به خوشه های دور از آن است به کار می برد. در آخر، تکنیک آکو ACO برای مسیر یابی میان خوشه ای قابل اطمینان و با انرژی کارامد از هد های خوشه ای به ایستگاه اصلی استفاده می شود. پروتکل مسیر یابی میان خوشه ای سبب انتقال گره با توجه به انرژی مازاد آن، فاصله از هد خوشه ای فعلی، فاصله از ایستگاه اصلی و میزان دریافت بسته ی کوچک می شود. تحلیل تطبیقی فامکرو با دسته بندی سلسله مراتبی انرژی کارامد توزیع شده، دسته بندی انرژی کارامد توزیع شده ی هیبرید نا برابر، دسته بندی نا برابر انرژی کارامد و پروتکل دسته بندی نا برابر فازی بهبود یافته نشان می دهد که فامکرو 82 درصد انرژی کارامد تر و 5 تا 30 درصد عمر شبکه ی بیش تر دارد و 91 درصد بسته های کوچک بیش تری در مقایسه با پروتکل دسته بندی نا برابر فازی بهبود یافته ارسال می کند.

واژه های کلیدی: شبکه های حسگر بی سیم ؛ انتخاب هد خوشه ای ؛ دسته بندی ؛ مسیر یابی میان خوشه ای ؛ لایه بندی مخالف ؛ منطق فازی؛ بهینه سازی کلونی مورچه

چکیده انگلیسی:

This paper presents Fuzzy and Ant Colony Optimization (ACO) based MAC/Routing cross-layer protocol (FAMACRO) for Wireless Sensor Networks that encompases cluster head selection, clustering and inter-cluster routing protocols. FAMACRO uses fuzzy logic with residual energy, number of neighboring nodes and quality of communication link as input variables for cluster head selection. To avoid “hot spots”, FAMACRO uses an unequal clustering mechanism with clusters closer to master station having smaller sizes than those far from it. Finally, ACO techinque is used for reliable and energy-efficient inter-cluster routing from cluster heads to master station. The inter-cluster routing protocol decides relay node considering its residual energy, distance from current cluster head, distance from master station and packet reception rate. A comparative analysis of FAMACRO with Distributed Energy Efficient Hierarchical Clustering, Unequal Hybrid Energy Efficient Distributed Clustering, Energy Efficient Unequal Clustering and Improved Fuzzy Unequal Clustering protocol shows that FAMACRO is 82 % more energy efficient, has 5 % to 30 % more network lifetime and sends 91 % more packets compared to Improved Fuzzy Unequal Clustering protocol.

Keywords: wireless sensor networks ; cluster head selection ; clustering ; inter-cluster routing ; cross-layering; fuzzy logic ; ant colony optimization