Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Improving Energy Efficiency With Content-Based Adaptive and Dynamic Scheduling in Wireless Sensor Networks
Creators
- 1. University of Malakand
- 2. King Faisal University
- 3. Abdul Wali Khan University Mardan
- 4. World Islamic Sciences and Education University
Description
Wireless Sensor Networks (WSNs) have revolutionized the era of conventional computing into a digitized world, commonly known as "The Internet of Things". WSN consists of tiny low-cost sensing devices, having computation, communication and sensing capabilities. These networks are always debatable for their limited resources and the most arguable and critical issue in WSNs is energy efficiency. Sensors utilize energy in broadcasting, routing, clustering, on-board calculations, localization, and maintenance, etc. However, primary domains of energy consumption at node level are three i.e. sensing by sensing-module, processing by microprocessor and communication by radio link. Extensive sensing, over-costs processing and frequent communication not only minimize the network life-time, but also affects the availability of these resources for other tasks. To increase life-time and provide an energy-efficient WSN, here we have proposed a new scheme called "A Content-based Adaptive and Dynamic Scheduling (CADS) using two ways communication model in WSNs". CADS dynamically changes a node states during data aggregation and each node adapts a new state based on contents of the sensed data packets. Analyzer module at the Base-Station investigates contents of sensed data packets and regulates functions of a node by transmitting control messages in a backward direction. CADS minimizes energy consumption by reducing unnecessary network traffic and avoid redundant message-forwarding. Simulation results have been shown that it increases energy-efficiency in terms of network life-time by 9.65% in 100 nodes-network, 11.36% in 150 nodes-network and 0.94% in 300 nodes. The proposed scheme is also showing stability in terms of increasing cluster life by 87.5% for a network of 100 nodes, 94.73% for 150 nodes and 53.9% in 300 nodes.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
أحدثت شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) ثورة في عصر الحوسبة التقليدية في عالم رقمي، يُعرف باسم "إنترنت الأشياء". تتكون WSN من أجهزة استشعار صغيرة منخفضة التكلفة، تتمتع بقدرات الحوسبة والاتصال والاستشعار. هذه الشبكات قابلة للنقاش دائمًا بسبب مواردها المحدودة، والقضية الأكثر إثارة للجدل والأكثر أهمية في WSNs هي كفاءة الطاقة. تستخدم أجهزة الاستشعار الطاقة في البث، والتوجيه، والتجميع، والحسابات الداخلية، والتوطين، والصيانة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن المجالات الأساسية لاستهلاك الطاقة على مستوى العقدة هي ثلاثة، أي الاستشعار عن طريق وحدة الاستشعار والمعالجة عن طريق المعالج الدقيق والاتصال عن طريق وصلة الراديو. لا يقلل الاستشعار المكثف والمعالجة الزائدة التكلفة والتواصل المتكرر من عمر الشبكة فحسب، بل يؤثر أيضًا على توفر هذه الموارد لمهام أخرى. لزيادة وقت الحياة وتوفير WSN موفر للطاقة، اقترحنا هنا مخططًا جديدًا يسمى "الجدولة التكيفية والديناميكية القائمة على المحتوى (CADS) باستخدام نموذج اتصال بطريقتين في WSNs". يغير نظام CADS حالات العقدة ديناميكيًا أثناء تجميع البيانات وتتكيف كل عقدة مع حالة جديدة بناءً على محتويات حزم البيانات المستشعرة. تقوم وحدة التحليل في المحطة الأساسية بالتحقيق في محتويات حزم البيانات المستشعرة وتنظم وظائف العقدة عن طريق إرسال رسائل التحكم في اتجاه عكسي. يقلل نظام CADS من استهلاك الطاقة عن طريق تقليل حركة مرور الشبكة غير الضرورية وتجنب إعادة توجيه الرسائل الزائدة عن الحاجة. وقد أظهرت نتائج المحاكاة أنه يزيد من كفاءة الطاقة من حيث عمر الشبكة بنسبة 9.65 ٪ في 100 عقدة - الشبكة، و 11.36 ٪ في 150 عقدة - الشبكة و 0.94 ٪ في 300 عقدة. يظهر المخطط المقترح أيضًا استقرارًا من حيث زيادة عمر العنقود بنسبة 87.5 ٪ لشبكة من 100 عقدة، و 94.73 ٪ لـ 150 عقدة و 53.9 ٪ في 300 عقدة.Translated Description (French)
Les réseaux de capteurs sans fil (WSN) ont révolutionné l'ère de l'informatique conventionnelle dans un monde numérisé, communément appelé « Internet des objets ». Le WSN se compose de minuscules dispositifs de détection à faible coût, dotés de capacités de calcul, de communication et de détection. Ces réseaux sont toujours discutables en raison de leurs ressources limitées et le problème le plus discutable et le plus critique dans les WSN est l'efficacité énergétique. Les capteurs utilisent l'énergie dans la diffusion, le routage, le regroupement, les calculs embarqués, la localisation et la maintenance, etc. Cependant, les domaines primaires de la consommation d'énergie au niveau des nœuds sont au nombre de trois, à savoir la détection par module de détection, le traitement par microprocesseur et la communication par liaison radio. Une détection étendue, un traitement des surcoûts et une communication fréquente réduisent non seulement la durée de vie du réseau, mais affectent également la disponibilité de ces ressources pour d'autres tâches. Pour augmenter la durée de vie et fournir un WSN économe en énergie, nous avons proposé ici un nouveau schéma appelé « A Content-based Adaptive and Dynamic Scheduling (CADS) using two ways communication model in WSNs ». CADS change dynamiquement les états d'un nœud pendant l'agrégation de données et chaque nœud adapte un nouvel état en fonction du contenu des paquets de données détectés. Le module analyseur de la station de base étudie le contenu des paquets de données détectés et régule les fonctions d'un nœud en transmettant des messages de contrôle en sens inverse. Le CADS minimise la consommation d'énergie en réduisant le trafic réseau inutile et en évitant le transfert de messages redondant. Les résultats de la simulation ont montré qu'il augmente l'efficacité énergétique en termes de durée de vie du réseau de 9,65 % dans 100 nœuds-réseau, de 11,36 % dans 150 nœuds-réseau et de 0,94 % dans 300 nœuds. Le schéma proposé montre également une stabilité en termes d'augmentation de la durée de vie des grappes de 87,5% pour un réseau de 100 nœuds, 94,73% pour 150 nœuds et 53,9% dans 300 nœuds.Translated Description (Spanish)
Las redes inalámbricas de sensores (WSN) han revolucionado la era de la informática convencional en un mundo digitalizado, comúnmente conocido como "Internet de las cosas". WSN consiste en pequeños dispositivos de detección de bajo costo, que tienen capacidades de cálculo, comunicación y detección. Estas redes siempre son discutibles por sus recursos limitados y el problema más discutible y crítico en las WSN es la eficiencia energética. Los sensores utilizan energía en la radiodifusión, el enrutamiento, la agrupación, los cálculos a bordo, la localización y el mantenimiento, etc. Sin embargo, los dominios principales del consumo de energía a nivel de nodo son tres, es decir, detección por módulo de detección, procesamiento por microprocesador y comunicación por enlace de radio. La detección extensiva, el procesamiento de sobrecostes y la comunicación frecuente no solo minimizan la vida útil de la red, sino que también afectan la disponibilidad de estos recursos para otras tareas. Para aumentar la vida útil y proporcionar una WSN energéticamente eficiente, aquí hemos propuesto un nuevo esquema llamado "A Content-based Adaptive and Dynamic Scheduling (CADS) using two ways communication model in WSNs". CADS cambia dinámicamente los estados de un nodo durante la agregación de datos y cada nodo adapta un nuevo estado en función del contenido de los paquetes de datos detectados. El módulo analizador en la estación base investiga el contenido de los paquetes de datos detectados y regula las funciones de un nodo mediante la transmisión de mensajes de control en dirección hacia atrás. CADS minimiza el consumo de energía al reducir el tráfico de red innecesario y evitar el reenvío de mensajes redundantes. Los resultados de la simulación han demostrado que aumenta la eficiencia energética en términos de vida útil de la red en un 9,65% en 100 nodos de red, un 11,36% en 150 nodos de red y un 0,94% en 300 nodos. El esquema propuesto también muestra estabilidad en términos de aumentar la vida del clúster en un 87,5% para una red de 100 nodos, un 94,73% para 150 nodos y un 53,9% en 300 nodos.Files
09205888.pdf.pdf
Files
(245 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:4f6053cdef12875b6ccdc4ac5a20cef9
|
245 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحسين كفاءة الطاقة من خلال الجدولة التكيفية والديناميكية القائمة على المحتوى في شبكات الاستشعار اللاسلكية
- Translated title (French)
- Amélioration de l'efficacité énergétique grâce à la planification adaptative et dynamique basée sur le contenu dans les réseaux de capteurs sans fil
- Translated title (Spanish)
- Mejora de la eficiencia energética con la programación dinámica y adaptativa basada en el contenido en redes de sensores inalámbricos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3088671101
- DOI
- 10.1109/access.2020.3026939
References
- https://openalex.org/W151054967
- https://openalex.org/W1525109264
- https://openalex.org/W1525636313
- https://openalex.org/W1528128347
- https://openalex.org/W1541256735
- https://openalex.org/W1672945681
- https://openalex.org/W1809676178
- https://openalex.org/W1931876811
- https://openalex.org/W1963845569
- https://openalex.org/W1968335870
- https://openalex.org/W1968944075
- https://openalex.org/W1969551400
- https://openalex.org/W1976496474
- https://openalex.org/W1980625645
- https://openalex.org/W1996597901
- https://openalex.org/W2004024756
- https://openalex.org/W2007252634
- https://openalex.org/W2011449336
- https://openalex.org/W2029538788
- https://openalex.org/W2033385334
- https://openalex.org/W2041564696
- https://openalex.org/W2045683888
- https://openalex.org/W2071380140
- https://openalex.org/W2075783342
- https://openalex.org/W2098484510
- https://openalex.org/W2103461883
- https://openalex.org/W2106335692
- https://openalex.org/W2110356151
- https://openalex.org/W2111939008
- https://openalex.org/W2121853206
- https://openalex.org/W2129336897
- https://openalex.org/W2130403046
- https://openalex.org/W2131692325
- https://openalex.org/W2131791946
- https://openalex.org/W2135505702
- https://openalex.org/W2139425982
- https://openalex.org/W2141551193
- https://openalex.org/W2141836129
- https://openalex.org/W2164472621
- https://openalex.org/W2165501671
- https://openalex.org/W2170239483
- https://openalex.org/W2171382304
- https://openalex.org/W2172333777
- https://openalex.org/W2286678068
- https://openalex.org/W2291987460
- https://openalex.org/W2306664955
- https://openalex.org/W2342712272
- https://openalex.org/W2344235023
- https://openalex.org/W2412908136
- https://openalex.org/W2430780689
- https://openalex.org/W2498722964
- https://openalex.org/W2513249704
- https://openalex.org/W2547038690
- https://openalex.org/W2587277858
- https://openalex.org/W2592500387
- https://openalex.org/W2608348581
- https://openalex.org/W2620893968
- https://openalex.org/W2741278449
- https://openalex.org/W2748341672
- https://openalex.org/W2766630384
- https://openalex.org/W2767507316
- https://openalex.org/W2769558274
- https://openalex.org/W2771030248
- https://openalex.org/W2788335101
- https://openalex.org/W2789338924
- https://openalex.org/W2805942210
- https://openalex.org/W2806883046
- https://openalex.org/W2807993036
- https://openalex.org/W2884530817
- https://openalex.org/W2887950705
- https://openalex.org/W2889936608
- https://openalex.org/W2891181933
- https://openalex.org/W2891414413
- https://openalex.org/W2891615129
- https://openalex.org/W2894356285
- https://openalex.org/W2896421493
- https://openalex.org/W2907775212
- https://openalex.org/W2913314256
- https://openalex.org/W2914062206
- https://openalex.org/W2914897461
- https://openalex.org/W2917293851
- https://openalex.org/W2922343571
- https://openalex.org/W2944209884
- https://openalex.org/W2947501723
- https://openalex.org/W2947753616
- https://openalex.org/W2966440240
- https://openalex.org/W2975124241
- https://openalex.org/W2981679527
- https://openalex.org/W2992745703
- https://openalex.org/W2998528151
- https://openalex.org/W3015758093
- https://openalex.org/W3049963501
- https://openalex.org/W30664456