چکیده فارسی :

ما تاثیر ناهمگنی گره ها ، از نظر انرژی خودشان ، در شبکه های حسگر بیسیم که به صورت خوشه بندی قراردارند را مطالعه می کنیم. در این شبکه ها برخی از گره ها سرخوشه می شوند ، که داده ها را از اعضای خوشه خودشان جمع می کنند و بعد به گره Sink انتقال می دهند. ما فرض می کنیم که یک درصد از تعداد نودهای حسگر با منابع انرژی مازاد مجهز شده اند ، این یک منبع ناهمگنی است که ممکن است نتایج آن از تنظیم اولیه یا در عملیات شبکه تکامل یابد. ما همچنین فرض می کنیم که حسگرها به صورت تصادفی (بطور یکنواخت) توزیع شده اند و متحرک نیستند ، مختصات Sink و ابعاد فیلد سنسور(همچنین ابعاد میدان شبکه) مشخص شده اند. ما نشان می دهیم که رفتار اینطور از شبکه های حسگر بمحظ اینکه اولین نود می میرد خیلی ناپایدار می شود ، به خصوص هنگام مواجه شدن با یک گره ناهمگن. فرض می کنیم پروتکل های خوشه بندی کلاسیک که در آن همه نودها با مقدار انرژی یکسان و یک نتیجه مجهز شده اند ، آن ها استفاده کامل از حضور نودهای ناهمگن رانمی توانند ببرند. ما پروتکل SEP را مطرح می کنیم ، یک پروتکل آگاه–ناهمگن برای طولانی کردن فاصله زمانی قبل از مرگ اولین گره (ما به عنوان دوره ثبات اشاره می کنیم) ، که برای بسیاری از برنامه های کاربردی بسیار مهم است که در آن بازخورد از شبکه های حسگر باید قابل اعتماد باشد. پروتکل SEP برای اینکه سرخوشه را از بین گره های موجود در شبکه انتخاب کند ،براساس احتمال انتخاب برحسب وزن هر گره با توجه به انرژی باقیمانده در هر گره این عملیات را انجام می دهد. ما بوسیله شبیه سازی نشان می دهیم که پروتکل SEP دوره ثبات را در مقایسه با (و توان عملیاتی متوسط بزرگتر از) پروتکل های پایه ای که ذکر می کنیم افزایش می دهد.

ما با مطالعه حساسیت پروتکل SEP به این نتیجه رسیدیم که پارامترهای ناهمگن باعث عدم تعادل انرژی در شبکه می شود. ما از پروتکل SEP این را برداشت کردیم برای اینکه بازده و نتیجه ناحیه ثبات طولانی شود می بایست ارزش انرژی هر گره بوسیله نودهای قوی تر بیشتر شود.

چکیده انگلیسی‌ :

We study the impact of heterogeneity of nodes, in terms of their energy, in wireless sensor networks that are hierarchically clustered. In these networks some of the nodes become cluster heads, aggregate the data of their cluster members and transmit it to the sink. We assume that a percentage of the population of sensor nodes is equipped with additional energy resources—this is a source of heterogeneity which may result from the initial setting or as the operation of the network evolves. We also assume that the sensors are randomly (uniformly) distributed and are not mobile, the coordinates of the sink and the dimensions of the sensor field are known. We show that the behavior of such sensor networks becomes very unstable once the first node dies, especially in the presence of node heterogeneity. Classical clustering protocols assume that all the nodes are equipped with the same amount of energy and as a result, they can not take full advantage of the presence of node heterogeneity. We propose SEP, a heterogeneous-aware protocol to prolong the time interval before the death of the first node (we refer to as stability period), which is crucial for many applications where the feedback from the sensor network must be reliable. SEP is based on weighted election probabilities of each node to become cluster head according to the remaining energy in each node. We show by simulation that SEP always prolongs the stability period compared to (and that the average throughput is greater than) the one obtained using current clustering protocols. We conclude by studying the sensitivity of our SEP protocol to heterogeneity parameters capturing energy imbalance in the network. We found that SEP yields longer stability region for higher values of extra energy brought by more powerful nodes.