تقييم أداء بروتوكولات التوجيه التراتبية في شبكات المُحسّات اللاسلكية اعتماداً على كفاءة الطاقة

الملخص

يمكن تعريف شبكات المحسّات اللاسلكية WSNs بأنها شبكات لاسلكية ذاتية التشكيل مكوّنة من عقد تحسس موزعة فضائياً تقوم بمراقبة ظواهر فيزيائية أو بيئية مثل درجة الحرارة أو الاهتزاز أو الملوثات، وتمرر معطياتها بصورة تعاونية إلى مصب أو محطة قاعدية. ولشبكات المحسّات اللاسلكية تطبيقات كثيرة منها: عمليات الإغاثة في حالات الكوارث، والمباني الذكية، ومراقبة الآلات، والطب والرعاية الصحية. وعلى الرغم من الفوائد المتعددة التي تقدمها تقانة شبكات المحسّات اللاسلكية، فإن الاستهلاك السريع لاستطاعة بطارية المُحسّات يمثل تحدٍ رئيسي، ويرجع السبب في ذلك إلى المهام الحسابية المكثفة، وعمليات الاتصال التي تقوم بها المحسّات الإفرادية. وفي الواقع، يمكن أن تكون تكلفة استبدال البطاريات عالية جداً، خاصة عند نشر المُحسّات في مناطق يصعب الوصول إليها. لذا ﯾﺗوﺟب ﻋﻠﻰ ﺧوارزﻣﯾﺎت اﻟﺗوﺟﯾﻪ المستخدمة أن ﺗﻛون ﻓﻌّﺎﻟﺔ من حيث اﻠطﺎﻗﺔ. تقدم هذه الورقة مقارنة من حيث مردود الطاقة بين عدد من بروتوكولات التوجيه الشائعة الاستخدام في شبكات المُحسّات اللاسلكية. وقد اخترنا أربعة بروتوكولات توجيه تراتبية موفرة للطاقة من أجل مقارنة أدائها وهي: التوجيه التراتبي لعنقدة تكيُّفيّة منخفضة الطاقة LEACH، والتوجيه التراتبي المُعدل لعنقدة تكيُّفيّة منخفضة الطاقة MOD-LEACH، وبروتوكول العنقدة الموزعة الفعال من حيث الطاقة DEEC، وبروتوكول الانتخاب المستقرSEP. وقد اخترنا ثلاثة مقاييس أداء هي: مدة حياة الشبكة ومدة الاستقرار ومعدل التدفق، وأُجريت المحاكاة باستخدام برمجية ماتلاب.