Doğrusal kablosuz sensör ağlarında iletim gücü ve paket boyutu optimizasyonu ile yaşam süresi eniyileme işlemi

Abstract

Doğrusal Kablosuz Sensör Ağları (DKSA), dağıtım senaryolarında sensör düğümlerinin iletim topolojisi üzerine yerleştirilmesinin gerektiği uygulamalarda kullanılır. Bununla birlikte, böyle bir dağıtım, güvenilirlik endişelerini ortaya çıkarır çünkü ağdaki neredeyse tüm düğümler, DKSA mimarisinin hayatta kalması açısından kritiktir. Düğümlerin bir alt kümesi ortadan kaldırılsa bile DKSA'nın iletim halinde kalması mümkündür, ancak böyle bir oluşum nedeniyle Ağ Ömrü (AÖ) üzerinde potansiyel azalma ciddi seviyelerde olabilir. Bu çalışmada, DKSA'nın güvenilirliği, kapsamlı bir sistem modeli üzerine inşa edilerek çalışmasının modellenmesi için ayrıntılı bir optimizasyon çerçevesi oluşturulup incelenmiştir. Çerçevemiz, DKSA'nın davranışını karakterize etmede etkili olan üç iletim gücü ve paket boyutu atama stratejisini kapsar. Ayrıca, DKSA'nın güvenilirliğini birden çok perspektiften değerlendirmek için rastgele ve koordineli olmak üzere iki düğüm hatası modeli kullanılmıştır. Bu çalışmanın sonuçları, dağıtım parametrelerine, arıza senaryosuna ve stratejiye bağlı olarak, sensör düğümlerinin %10' unun arızalanması durumunda bile ihmal edilebilir AÖ düşüşleri ile DKSA'nın işlemlerini sürdürmesinin mümkün olduğunu ortaya koymaktadır, bununla beraber tek bir düğümün bile etkisiz hale gelmesinin AÖ'nü ciddi bir şekilde azaltabildiği durumlar gözlemlenmiştir.

Linear Wireless Sensor Networks (LWSNs) are employed in scenarios where sensor nodes are required to be positioned over a line shaped deployment domain. Indeed, such a deployment arises reliability concerns because almost all the nodes in the network are critical nodes for the survivability of the LWSNs. It is possible that the network survives even after the incapacitation of a set of sensor nodes, however, such an occurrence can lead to significant decreases in Network Lifetime (NL). In this study, we explore the reliability of LWSNs through an optimization framework which is built upon a detailed system model. Our framework encompasses three transmission power and data packet size assignment strategies. Furthermore, to provide a multi-faceted assessment we utilize two cascaded node failure models (i.e., random and coordinated node failure models). Our results reveal that depending on the application/deployment scenario parameters, failure models, and optimization strategies reduction of NL can be kept at negligible levels even if 10% of sensor nodes are incapacitated. However, it also possible that under certain setting incapacitation of a single node can results in significant reductions in NL.