Published January 1, 2012
| Version v1
Publication
Open
Optimal Network Design for Efficient Energy Utilization in Wireless Sensor Networks
Description
Problem statement: This research presents a study of the optimal network design for efficient energy utilization in continuous data-gathering Wireless Sensor Networks (WSNs). We first examine the problem of minimizing the network cost through the minimum number of relay-station installation. Then we further investigate the problem of minimizing the energy consumption of the sensor nodes. Approach: We model the network design problem as an integer linear programming. Our key contribution is that the proposed models not only guarantee the network lifetime but also ensure the radio communication between the energy-limited sensor nodes so that the network can guarantee packet delivery from sensor nodes to the base station. Results: Numerical experiments were conducted to evaluate and demonstrate the effectiveness of the proposed methods in various network scenarios. Conclusion: The results demonstrate the capabilities of the proposed methods to design WSNs with more efficient energy utilization compared with other methods in term of total energy consumption and average energy consumption of SNs in the networks.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
بيان المشكلة: يقدم هذا البحث دراسة للتصميم الأمثل للشبكة لاستخدام الطاقة بكفاءة في شبكات الاستشعار اللاسلكية المستمرة لجمع البيانات (WSNs). ندرس أولاً مشكلة تقليل تكلفة الشبكة من خلال الحد الأدنى لعدد تركيب محطة الترحيل. ثم نقوم بمزيد من التحقيق في مشكلة تقليل استهلاك الطاقة لعقد المستشعر. النهج: نقوم بنمذجة مشكلة تصميم الشبكة كبرمجة خطية بأعداد صحيحة. مساهمتنا الرئيسية هي أن النماذج المقترحة لا تضمن عمر الشبكة فحسب، بل تضمن أيضًا الاتصال اللاسلكي بين عقد المستشعر محدودة الطاقة حتى تتمكن الشبكة من ضمان تسليم الحزمة من عقد المستشعر إلى المحطة الرئيسية. النتائج: أجريت تجارب عددية لتقييم وإثبات فعالية الأساليب المقترحة في سيناريوهات الشبكة المختلفة. الخاتمة: توضح النتائج قدرات الطرق المقترحة لتصميم WSNs باستخدام طاقة أكثر كفاءة مقارنة بالطرق الأخرى من حيث إجمالي استهلاك الطاقة ومتوسط استهلاك الطاقة لـ SNs في الشبكات.Translated Description (French)
Énoncé du problème : Cette recherche présente une étude de la conception optimale du réseau pour une utilisation efficace de l'énergie dans les réseaux de capteurs sans fil (WSN) de collecte de données en continu. Nous examinons d'abord le problème de la minimisation du coût du réseau à travers le nombre minimum d'installation de stations relais. Ensuite, nous étudions plus en détail le problème de la minimisation de la consommation d'énergie des nœuds du capteur. Approche : Nous modélisons le problème de conception du réseau comme une programmation linéaire entière. Notre principale contribution est que les modèles proposés garantissent non seulement la durée de vie du réseau, mais assurent également la communication radio entre les nœuds de capteurs à énergie limitée afin que le réseau puisse garantir la livraison de paquets des nœuds de capteurs à la station de base. Résultats : Des expériences numériques ont été menées pour évaluer et démontrer l'efficacité des méthodes proposées dans divers scénarios de réseau. Conclusion : Les résultats démontrent les capacités des méthodes proposées à concevoir des WSN avec une utilisation de l'énergie plus efficace par rapport à d'autres méthodes en termes de consommation totale d'énergie et de consommation moyenne d'énergie des SN dans les réseaux.Translated Description (Spanish)
Planteamiento del problema: Esta investigación presenta un estudio del diseño óptimo de la red para una utilización eficiente de la energía en redes de sensores inalámbricos (WSN) de recopilación continua de datos. Primero examinamos el problema de minimizar el coste de la red a través del número mínimo de instalaciones de la estación repetidora. Luego investigamos más a fondo el problema de minimizar el consumo de energía de los nodos sensores. Enfoque: Modelamos el problema de diseño de la red como una programación lineal entera. Nuestra contribución clave es que los modelos propuestos no solo garantizan la vida útil de la red, sino que también aseguran la comunicación por radio entre los nodos sensores de energía limitada para que la red pueda garantizar la entrega de paquetes desde los nodos sensores a la estación base. Resultados: Se realizaron experimentos numéricos para evaluar y demostrar la efectividad de los métodos propuestos en diversos escenarios de red. Conclusión: Los resultados demuestran las capacidades de los métodos propuestos para diseñar WSN con una utilización de energía más eficiente en comparación con otros métodos en términos de consumo total de energía y consumo promedio de energía de SN en las redes.Files
jcssp.2012.149.158.pdf.pdf
Files
(504.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4331c6f5a99f2bcc12170e96d125cdf4
|
504.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم الشبكة الأمثل لاستخدام الطاقة بكفاءة في شبكات الاستشعار اللاسلكية
- Translated title (French)
- Conception optimale du réseau pour une utilisation efficace de l'énergie dans les réseaux de capteurs sans fil
- Translated title (Spanish)
- Diseño óptimo de la red para una utilización eficiente de la energía en redes de sensores inalámbricos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1973086641
- DOI
- 10.3844/jcssp.2012.149.158
References
- https://openalex.org/W184016878
- https://openalex.org/W1976920393
- https://openalex.org/W2106335692
- https://openalex.org/W2121348011
- https://openalex.org/W2123553758
- https://openalex.org/W2146679090
- https://openalex.org/W2154132688
- https://openalex.org/W2162658094
- https://openalex.org/W2172131322
- https://openalex.org/W2473590012
- https://openalex.org/W2998584829
- https://openalex.org/W2999010391
- https://openalex.org/W3002596296