دانلود مقاله ترجمه شده پروتکل مسیریابی امن برای WSN ها با مکانیزم های خوشه بندی دینامیک – ۲۰۱۳ IEEE

پروتکل مسیریابی کارآمد و امن برای WSN ها با مکانیزم های خوشه بندی دینامیک مبنی بر SNR

Efficient and Secure Routing Protocol for Wireless Sensor Networks through SNR Based Dynamic Clustering Mechanisms

چکیده

۱- مقدمه

۲- کارهای مرتبط

۳- مدل خوشه بندی پویای مبتنی بر SNR هیبریدی

A- مقداردهی اولیه

B- انتخاب CH مبتنی بر انرژی

C- انتخاب CH مبتنی بر SNR با گره های NCH

D- ارسال داده ها از طریق مسیریابی بین خوشه ای

E- شناسایی مزاحم

۴- نتایج شبیه سازی

A- پژوهش ۱

B- پژوهش ۲

C- پژوهش ۳

۵- نتایج

چکیده

پیشرفتهای صورت گرفته در فناوری شبکه های حسگر بی سیم (WSN) امکان کاربرد حسگرهای کم هزینه و کوچک با قابلیت حس انواع مختلفی از شرایط فیزیکی و محیطی، پردازش داده ها و ارتباط بی سیم را فراهم آورده است. در WSN، گره های حسگر دارای دامنه ارسال و همچنین قابلیت های پردازش و ذخیره سازی و همچنین منابع انرژی محدودی هستند. سیستم داوری سه گانه قبلاً به خاطر عملکرد بهترش در WSN، به اثبات رسیده است. تکنیک خوشه بندی نقش موثری در تداوم عمر WSN ایفا می نماید. در این مطالعه، با بهره گیری از خوشه بندی پویای مبتنی بر نسبت سیگنال به نویز (SNR)، مسیریابی بردار فاصله طبق تقاضای ادهاک را اصلاح کرده ایم. طرح پیشنهادی که یک پروتکل مسیریابی ایمن و کارآمد برای شبکه های حسگر بی سیم از طریق مکانیسم های خوشه بندی پویای مبتنی بر SNR (ESRPSDC) است، می تواند گره ها را به خوشه هایی تقسیم کرده و براساس انرژی، سرخوشه (CH) را در میان گره ها انتخاب نموده و گره های غیر CH براساس مقادیر SNR به CH خاصی ملحق و متصل می شوند. برای اجتناب از بازیابی خطای سرتاسر، بازیابی خطا، در طول مسیریابی بین خوشه ای پیاده شده است. از طریق جدا نمودن گره های خرابکار با استفاده از تحلیل الگوی مسیریابی مبتنی بر سینک، امنیت حاصل شده است. مطالعات پژوهشی گسترده ای با استفاده از شبیه ساز متحرک (موبایل) کلی نشان داده اند که این ESRP هیبریدی در مقایسه با الگوریتم های مسیریابی ناآگاه SNR نظیر سلسله مراتب خوشه بندی تطبیقی آگاه کم انرژی و گردآوری کارآمد توان و قدرت در سیستم های اطلاعات حسگر، کارایی انرژی و نرخ پذیرش بسته را بهبود می بخشد.

۵- نتایج

کارایی انرژی مسیر کاندید، به نرخ خطای بسته لینک های پایه بستگی دارد، زیرا آنها انرژی هدر رفته در ارسال مجدد را مستقیماً تحت تاثیر قرار می دهند. تحلیل رابطه متقابل بین نرخ خطا، تعداد هاپ ها، و سطح قدرت و توان ارسال ، چندین نتیجه کلیدی را افشاء می نماید. در مرجع [۲۳] نشان داده شده است که برای ارتباط انرژی کارآمد مطمئن، الگوریتم مسیریابی بایستی فاصله و کیفیت هر لینک را مد نظر قرار دهد ( مثلاً برحسب نرخ خطای لینک). بنابراین، هزینه های انتخاب یک لینک خاص باید انرژی کلی ارسال ( من جمله ارسال مجدد ممکن) مورد نیاز جهت اطمینان از تحویل بدون خطای نهایی و نه فقط توان و قدرت ارسال پایه را شامل شود. در محیط های بی سیم چند هاپی عملی که نرخ اتلاف بسته می تواند در حد بالایی باشد، این مسئله از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در این مقاله، پروتکل های مسیریابی برای جمع آوری داده های انرژی کارآمد از طریق خوشه بندی پویای مبتنی بر SNR پیشنهاد شده است. مدل شبکه مبتنی بر سطوح قدرت به همراه فرمول های ریاضی برای انتخاب CH مکان کشور- منطقه توسعه یافته است. مدل توسعه یافته با استفاده از GloMoSim شبیه سازی می شود. در اینجا نتایج شبیه سازی مصرف انرژی CH ها، درصد PDR و تاخیر سرتاسر را به طور مفصل مطالعه کرده ایم.

Abstract

Advances in wireless sensor network (WSN) technology have enabled small and low-cost sensors with the capability of sensing various types of physical and environmental conditions, data processing, and wireless communication. In the WSN, the sensor nodes have a limited transmission range and their processing and storage capabilities as well as their energy resources are limited. A triple umpiring system has already been proved for its better performance in WSNs. The clustering technique is effective in prolonging the lifetime of the WSN. In this study, we have modified the ad-hoc on demand distance vector routing by incorporating signal-to-noise ratio (SNR) based dynamic clustering. The proposed scheme, which is an efficient and secure routing protocol for wireless sensor networks through SNR-based dynamic clustering (ESRPSDC) mechanisms, can partition the nodes into clusters and select the cluster head (CH) among the nodes based on the energy, and non CH nodes join with a specific CH based on the SNR values. Error recovery has been implemented during the inter-cluster routing in order to avoid end-to-end error recovery. Security has been achieved by isolating the malicious nodes using sink-based routing pattern analysis. Extensive investigation studies using a global mobile simulator have shown that this hybrid ESRP significantly improves the energy efficiency and packet reception rate as compared with the SNR unaware routing algorithms such as the low energy aware adaptive clustering hierarchy and power efficient gathering in sensor information systems.

V- CONCLUSIONS

The energy efficiency of a candidate route is critically dependent on the packet error rate of the underlying links, because they directly affect the energy wasted in retransmissions. The analysis of the interplay between the error rates, number of hops, and transmission power levels reveals several key results. It has been shown in [23] that for reliable energy-efficient communication, the routing algorithm must consider both the distance and the quality (e.g., in terms of the link error rate) of each link. Thus, the cost of selecting a particular link should be the overall transmission energy (including possible retransmissions) needed to ensure eventual error-free delivery, and not just basic transmission power. This is particularly important in practical multi-hop wireless environments, where the packet loss rates could be high [24]. In this paper, routing protocols for energy-efficient data collection through SNR-based dynamic clustering have been proposed. A network model based on the power levels has been developed along with deriving the mathematical formulae for selecting the country-region place CH. The developed model is simulated using GloMoSim. We have studied in detail about the simulation results of the energy consumption of CHs, percentage of PDR and end-to-end delay.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

پروتکل مسیریابی کارآمد و امن برای WSN ها با مکانیزم های خوشه بندی دینامیک مبنی بر SNR

Efficient and Secure Routing Protocol for Wireless Sensor Networks through SNR Based Dynamic Clustering Mechanisms