优化能源利用基于集群的动态路由协议对于无线传感器网络在农业精度

文摘

无线传感器网络(网络)越来越要求平台之一,在传感器节点感知和监控物理或环境条件和数据传输到基站通过多次反射路由。农业部门还收养了这些网络促进环境友好农业创新方法,降低管理成本,实现科学种植。由于能力有限,传感器节点遭受能源问题和复杂的路由过程,导致数据传输传感器农业领域的失败和延迟。由于这些限制,传感器节点在基站附近总是传送,对基站造成额外的负担或进入无用的状态。为了解决这些问题,本研究提出了一种基于网关集群节能的重心——(GCEEC)路由协议在簇头选择从质心位置和网关从每个集群节点被选中。网关节点减少了数据加载从簇头节点向基站和转发数据。模拟表现评估拟议中的协议与最先进的协议。实验结果表明提出的协议和提供更多更好的性能的可行WSN-based监测温度、湿度和光照在农业部门。

1。介绍

精准农业是指科学使用先进技术提供成本管理,在农业领域的作物生长和生产。农业的主要驱动力之一,精度是无线传感器网络(网络)传感器节点在哪里监视物理或环境条件包括湿度、温度、光照和感知到的数据发送到基站(BS)通过单跳或多次反射(协调器节点1- - - - - -3]。这种技术有各种有益的应用在其他领域,例如医疗、军事、交通、安全、和农业。在医疗保健,传感器节点部署到收集患者生理或生物信息如心电图、心率和血压4]。在军队中,传感器节点部署跟踪的士兵在战场上,监测,发现排的位置,和保护的力量。在安全中,传感器节点可以提供仔细观察追踪和监控危险情况和对恐怖袭击保持警惕5]。在农业、部署传感器节点感知温度,压力、湿度和风速。此外,该传感器节点为天气预报也有环境条件和自然灾害发生的概率。在这些网络中,传感器节点分为协调员和正常节点收集的数据从农业领域6]。传感器节点上必需的参数和分析距离阈值( )然后感觉到数据转发到汇聚节点通过单跳或多次反射的沟通。水槽节点的角色从传感器节点收集数据并进一步传输网关或BS然后进一步发送到中央管理系统决策如图1。

传感器节点计算能力较低的小和能源资源7]。传感器节点用于监测环境条件如作物和其他环境条件参数。传感器节点部署在土壤表面或内部的土壤。有不同的技术和标准,并采用基于应用程序和数据率、频带,功耗和距离。一些常见技术Wibree Wifi, GPRS, WiMAX,蓝牙,无线个域网(2,8]。从部署传感器节点获得监测数据,然后是无线转发到数据收集的废话。BS发起的决定进行进一步的处理。用户收到了作物生长信息或其他信息相关的滴灌和采取进一步措施,以改善他们的产品(微环境9]。在农业、实现精确控制,传感器节点监测不同的参数,对监测数据的分析决策和应用控制机制(10,11]。有各种努力改善种植在农业、精准农业、收集和发送监测数据(12,13]。监测数据是关于环境条件包括天气、风速、温度、土壤湿度、土壤化学和物理性质的pH值、作物识别、叶面积指数、叶片含水量、和weed-disease检测。还有另一种方式的传感器节点捕获图像水果、自动收集,并预测土壤水分和有机的内容(14,15]。Mobility-based传感器节点被用来测量作物的植物质量和分析最佳施肥特点生产。土壤强度测量和prediction-based收获时间评估通过特殊传感器(16,17]。

此外,大部分的农业精密WSN-based应用程序需要在时间和可靠的数据通信网络。由于电池资源有限,传感器节点无法维持经营;充电和更换电池是不可能的,特别是在茂密的森林和大面积18,19]。数据通信,路由协议是用来保持负载平衡和最大化网络的生命周期。有两种主要类型的协议平坦和层次。在平面路由协议中,所有的节点在网络中扮演相同的角色。平面路由协议的主要问题是可伸缩性、负载平衡、路由维护,和在大型网络并不可行20.,21]。解决平面路由的可伸缩性和负载平衡问题,介绍了分层路由协议。它也被称为基于集群路由,网络中所有传感器节点被分成层基于剩余能量和分配不同的角色。在整个网络中,传感器节点分为一组称为集群(22]。每个集群都有集群成员(CMs)和一个集群头(CH)。集群中的CH负责协调并将数据转发给其他CHs或BS。层次路由协议或集群协议尤其是大规模农业precision-based WSN是很有帮助的。它利用更少的资源,节省更多的能量的传感器节点,可伸缩的,少包开销,有效地平衡负载的网络比平面路由协议(23- - - - - -25]。

复杂的路由过程和数据传输在传感器节点能量消耗的主要原因在WSN(农业精度26,27]。针对更高的能源效率对整个网络,一个名为网关集群的新协议提出了节能的质心(GCEEC)路由协议来管理能源。本文的主要贡献是减少传感器节点的能量消耗和减少负载CHs。拟议中的协议选择和旋转的CH有效的位置,即,near the energy centroid position in the cluster to reduce the energy consumption of sensor nodes in cluster and maximize the CH coverage. Furthermore, the protocol selects gateway node in cluster to facilitate the CH in agriculture environment and significantly reduces the load on CH.

本文的主要目标是:(我)尽量减少能源消耗和负载平衡的CH网关节点的帮助(2)边缘节点成为一个网关节点接收多个加入消息从邻CHs

剩下的纸是组织如下:部分2介绍了相关工作领域的agriculture-based WSN及其现有的能源为基础的路由协议。部分3介绍了拟议的工作设计和所有步骤包括流程图和算法。部分4给出了实验结果和分析与先进的协议。最后一部分总结了纸和未来方向。

2。相关工作

本节讨论了农业precession-based WSN的现有的节能路由协议并进行批判性的分析找到它们的局限性。节能路由协议分为两类、平面路由协议和层次路由协议中详细讨论。

2.1。平面路由协议

在平坦的路由,网络中的所有节点具有相同的作用和执行相同的任务24]。

在[28),作者提出了动态分布式框架协议被称为能源和Trust-Aware移动代理迁移(ETMAM),移动代理是用来制造的传感器节点之间的路由基于能量的数据聚合和信任度量评估。移动代理是一个自主的软件代理,可以自主移动传感器节点和携带的数据聚合。保护移动代理免受恶意传感器节点,ETMAM框架提供了信任评估移动代理和绕过恶意传感器节点。此外,该框架还提供了基于能量优化迁徙路线指标以及克隆方法聚合数据从传感器节点。然而,该框架支持小路线移动代理和响应时间很低。节能异构AODV (PHAODV) (29日]提出的资源应该有效地利用。在这个协议,优化路由路径是由考虑每个传感器节点的能量状态,实现异构网络间的负载均衡。消耗最少的能量的路径选择作为数据通信的路由路径从现有路径的路由表。因此,所有的传感器节点保持意识到瞬时能量水平的变化。此外,link-aware动态阈值可以防止从路线精疲力尽,减少了路线错误消息。然而,该协议有更多开销导致网络中能源消耗问题。

最优的基础传输策略(定单计划)30.]提出的传输距离计算平衡整个网络的能耗。mule概念提出了数据从传感器节点收集和传送到b。数据骡子是移动节点有足够的存储和能量,从传感器节点收集的数据漫游在传感器领域,并将其发送到b。PEGASIS-DSR优化路由协议(PDORP)提出了31日)基于混合方法同时拥有积极的特点(pegasi)和反应(域)的方法。利用定向传输方案有助于降低通信距离这确保能源效率。此外,信任列表是由每个节点,以避免承认收到的数据包;这将是在每一轮更新,随时随机检查。除此之外,PDROP还采用遗传算法(GA)和细菌觅食优化(拍频振荡器)发现优化路径。然而,复杂的路由过程消耗更多的能源和网络上产生严重的影响。

2.2。层次路由协议

它也被称为集群路由协议。在这些协议,整个网络节点分为一组节点称为集群。每个集群选择CH节点负责数据传输到b。

在[32),作者提出了一个移动Sink-based适应性免疫节能集群协议(MSIEEP)和解决能量空洞问题。协议使用自适应免疫算法(AIA)找到逗留路径移动下沉。此外,该算法还发现数量的优化CHs基于耗散能量和有利的位置。友邦保险作为指导移动下沉。移动水槽的意义从孤立的地区收集数据的CH改善网络的连通性。协议并未完全解决漏洞问题由于负载平衡问题。在[33),作者提出了一个分布式聚类算法,即Delay-Constrained能源多次反射(DCEM) CH以分布式的方式选择。BS发起协议通过广播副词消息在网络传感器节点;因此,计算每个节点之间的距离使用接收信号强度技术本身和BS。之后,每个传感器节点广播广告消息,其中包含它的ID和能级邻居传感器节点,这样每个邻居节点接收广告信息比较其能级和能级信息接收广告信息。如果能量更大,那么传感器节点成为候选人CH;否则,它仍然是一个集群成员。同样,CH选举候选人通过广播广告消息过程和CH。候选人CH能级进一步进行计算平衡能源和延迟(TED)值。计算后,候选人CH等待TED价值得到广告信息否则成为CH。此外,DCEM协议使用intercluster多次反射路由代价函数达到最小成本从CH BS。DCEM不考虑最优位置的CH集群intercluster多次反射路由中CH,消耗更多的能量。

在[23),作者提出了PSO-ECHS(粒子群Optimization-Energy Efficient-based簇头选择)协议,提高了网络的生命周期。PSO-ECHS算法,CH选择健身功能,考虑传感器节点之间的距离和b,以及传感器节点的邻居节点和传感器节点的剩余能量。通过适应度函数的最小值,CH选中,开始加入消息集群形成的广播。每个传感器节点接收和加入消息后计算加入重量值。传感器节点连接的CH加入权重值最高。在[34),作者提出了节能Centroid-based路由协议(EECRP)数据路由使用无线传感器设备。术语“重心”是机械工程术语这意味着质量浓度的虚构的中心点。最初的协议,BS计算质心位置的能量在集群网络,将网络划分为基于能量重心位置。附近的节点能量重心位置选为CH。CH旋转的时候,CH重新计算能量重心位置和能量重心位置附近的节点当选下一个CH。此外,该协议还固定阈值之间的距离叫做马克斯距离CH和BS CH数据传送到厘米的地方。如果CH和BS距离小于最大距离,然后CH在缓存中存储的信息传递到下一个民选CH CH转动的时候。

在[35大小不等),作者提出了分布式优化集群(DUSOC)基地技术解决负载平衡问题在CH。根据协议,BS选举CH节点基于一个能级以及BS的距离。附近的CH BS选择最少的传感器节点比远离BS的CH在集群的形成阶段。此外,intercluster多次反射路由中CH方法是采用数据传输向BS。在[36),作者提出了基于集群的能源利用移动多次反射(MEACBM)异构传感器网络的路由协议分为集群,选择最高的CH残余能量。此外,该协议维护网络的覆盖和连通性通过构造一个subcluster节点部署在网络和计算的多次反射路线在集群和subclusters interclustering组合。选择CH之后,该算法将网络划分为部门和每个部门分配与移动数据集群(MDC)节点收集的数据CH。MDC节点计算一个高效的路由发现的预期最大化(EM)算法。根据EM算法,MDC计算路线通过考虑CH残余能量和位置。MDC首先收集数据从CH,其残余能量最低。同样,MDC节点收集数据从其他CH在一个高效的路由和交付给b。

作者在37)提出了一个集群辅助多路径路由(营)协议感兴趣的地区分为虚拟区域和指定一个为每个集群CH。noncluster成员的康德采用残余能量的权衡方法评价自己和邻居节点之间的决定。在这个过程中,如果集群成员节点被选为下一个货代,然后它取消权衡方法,通过多次反射通信将数据转发到CH。作者声称,该营协议提高了能耗由于随机选择的CH或基于剩余能量的节点。此外,营地也调整优化因素包括剩余能量,节点度和距离向汇聚节点。然而,很多好处,该协议具有显著延迟由于其能量计算和网络中随机选择CH。

所有讨论的研究主要集中在节能路由的基础上,揭示了强度和限制,导致研究问题的发展。基于文献回顾,表明CH的重任为集群的数据传输数据对BS直接或通过其他CH传送。直接发送数据的CH对BS消耗更多的能量。b CH远离更多的能量传输集群中的数据向b在一跳。因此,这些问题导致早期的能源损耗的CH的废话。此外,在许多计划如DUSOC [35],DCEM [33,营37通过intercluster] CH发送数据对BS多次反射。水槽附近的CH不断向前CH数据对BS。因此,间载荷分布不均匀CHs倾向于消耗能源资源迅速导致破坏数据传播过程和生成路由黑洞。CH节点选择和CH旋转责任是最重要的特性之一。因此,网络覆盖的CH集群节点之间减少了数据传输和消耗更多能源CH。CH的最佳位置是一个重要的因素,提高集群之间的网络覆盖。CH的最优位置必须考虑能量密度的位置节点发现所以CH责任旋转是必须在富含能量的节点。这是上面所讨论的,大多数现有的集群方案,诸如DCEM [33必须改善他们intercluster多次反射过程来克服CH。表上的负载1介绍了协议比较的策略和局限性。

3所示。网关集群节能重心(GCEEC)协议

网关节能质心(GCEEC)路由协议提出了农业精度基础上提高CHs之间的负载平衡和整个网络的能耗。GCEEC协议选择的有效位置附近的CH网关节点选择的能量重心位置和传输的数据通过多次反射向b通信的CH覆盖,减少了传动功率最大化CH。本节分为两个小节网络设置模块和处理模块。网络设置模块介绍了能源消耗模型,能量重心位置,网关节点重量,重量和CH加入用于GCEEC协议。处理模块解释了设置阶段,传播阶段,和旋转GCEEC阶段。

3.1。网络设置模块

100年的网络模型由传感器节点和一个b。图2显示了传感器节点随机分布在传感器领域。每个传感器节点感知后将数据发送到区域CH,然后通过单跳传输数据对BS直接传输或多次反射网关节点;这取决于CH和b之间的距离。

3.1.1。能源消耗模型

大部分的能量消耗的传感器节点在数据传输和接收。最受欢迎的和共同的能源模型提出了(34如下面所示: 在哪里数据包大小,和发射和接收的能量,需要能源将在自由空间和多路径,分别。传输能量消耗取决于距离 。

3.1.2。能量重心

质心是机械的术语,这就意味着质量浓度的虚构的中心点。这是中央地方整个对象集中的质量。类似地,重心在集群的传感器节点能量有着巨大的能量浓度分布。能源重心34可以在方程在数学上表示为(2)和(3),分别。 在哪里 , , 和节点的坐标吗 , , 和是能量重心

能量重心位置的距离传感器节点计算候选CH可以如下所示。

3.1.3。网关节点

从传感器节点信息采集和传输向BS的主要功能是CH。由于沉重的责任CH由于集群数据的管理,CH消耗更多的能量,将数据直接发送到b或本身传达其他CH BS和转发数据。因此,网关节点在每个集群形成CH继电器数据向BS。集群中的节点邻近邻居CH称为网关节点。每个CH计算网关节点重量(38通过考虑CH残余能量,特别是集群和相邻节点间距离的邻居CH。函数如下: 在哪里 , , , , , ,和

更高的节点成为集群weightage网关节点。

3.1.4。集群头加入权重函数

当CH发送连接请求邻居,然后作为回应,传感器节点决定是集群的一部分基础上加入权函数CH。功能由以下参数,CH残余能量 ,距离CH传感器节点 ,距离CH BS (23]。

3.2。流程模块

在大多数农业精密轮,能源主要的问题是由于资源有限的传感器节点。本研究的主要目的是为节能设计的协议在数据处理和有效利用资源。集群协议包括三个主要阶段:CH选择阶段,网关选择阶段,数据传输,CH旋转阶段。

3.2.1之上。CH选择阶段

最初,BS HELLO-MSG在广播网络。你好消息包含BS ID和位置。b有更多的能量比普通传感器节点,如果我们使用BS广播你好消息到其他传感器节点,它将减少网络中其他成员节点上的负载。与位置传感器节点发送回复消息,如图3。消息类型包含了消息的类型。“发件人ID”包含了“传感器节点ID。协调和传感器节点的位置坐标”。能量水平包含传感器节点的状态。消息大小为6字节位置如图3。

BS计算网络的平均能量和计算网络中能量重心位置。能源重心位置的计算后,b将网络划分为一个集群的能量重心位置和选择CH。b选择最近的CH从集群节点的能量重心位置。在选择CH、BS广播的反馈消息给特定的集群,如图4。反馈消息包含消息类型和信息的反馈消息,CH的ID,网络的平均能量。

第一CH选择后的废话,CH传送包含CH加入消息ID、能级和位置的邻居传感器节点。传感器节点接收到加入信息计算CH的加入重量值。如果CH加入重量值达到最高,然后传感器节点加入CH厘米。图5显示了CH选择过程。

3.2.2。网关选择阶段

CHs选择后,每厘米计算接收相邻CH加入请求网关节点重量。网关节点重量然后送到CH。更高的网关节点权重值被选中一个网关节点。网关节点然后通知相邻CH通过发送网关消息包含位置和CH ID如图6显示的网关消息请求邻近CH的网关节点。当相邻CH网关节点接收,然后计算路线向b通过相邻的网关节点多次反射。

CH通过网关节点的数据传输取决于本身和b之间的距离。如果距离小于阈值的距离 ,然后CH直接发送到b;否则,CH对BS使用网关节点进行数据传输。图7显示了网关选择过程。

3.2.3。数据传输和CH旋转阶段

CH和网关节点的选择后,数据通信的开始。CM感官数据和传输特定的CH。CH然后通过网关节点发送向b或直接传送根据阈值距离 。前的最后一轮,每个CM发送他们的残余能量和位置CH。之后,CH节点计算平均能量和能量重心位置。CM附近的能量重心位置将是下一个候选人CH。CM以下条件可以成为下一轮的CH。(我)它的能量水平大于集群的平均能量(2)其距离能源集群是最小的质心位置

图8显示了数据传输和CH旋转流程图。

GCEEC数据传输的细节和CH旋转算法讨论了2。1到8行显示数据传输直接或通过网关节点向BS CH。从第8行到11,等到结束前几分钟轮,每厘米残余能量和位置发送给各自的CH。从12到16行,它计算集群的平均能量,重新计算能源重心位置,集群中每个节点之间的距离从能源重心位置。行18到23选择下一轮的CH如果节点的能量大于平均能量和CH当质心位置之间的距离更小。算法3显示了网关节点选择过程。

4所示。仿真设置和实验结果

评估GCEEC与其他相关算法的性能,选择模拟器是一个挑战。大量的模拟环境等无线网络已经发展客观模块化网络实验在c++中(OMNET + +)39)、网络Simulator2 (NS2) [40),而MATLAB (41]。NS2是一个事件驱动的,开源模拟器和分析通信网络是最好的工具。NS2提供可执行的ns脚本文件名“工具命令语言(TCL)。“模拟跟踪文件生成后运行TCL文件用于绘制图表或结果分析。NS2提供了一个工具,称为南(网络动画师)执行动画files.nam。NS2包含两个主要的语言,即。,C++ and Object-Oriented Tool command language (OTcl). C++ provides user facility to describe interior working mechanisms (executed at backend) of the stimulation objects, while OTcl provides the facility to setup the stimulation scripts and configuration of objects (executed at front) [40,42]。此外,NS2开源模块和广泛利用于研究社区;可以轻松地添加新对象使用OTcl解释器通过相应的c++类中的对象。在本研究工作中,NS2模拟器是用来评估的性能提出了GCEEC协议与相关方案的不同的性能参数。

4.1。仿真设置

本部分介绍了模拟设置测量的性能提出的协议设计。执行模拟网络中,我们设置 面积有100个传感器节点。所有的传感器节点通过GPS静态和知道他们的位置。BS座落在网络外的位置(100100)。我们已经考虑三个网络场景,讨论:2%,5%,和10%的传感器节点为CH。分析网络的性能通过改变CH在传感器节点的数量,我们跑了5次仿真;这些实例数据的平均值用于绘制结果。仿真参数用来评估拟议的协议与现有协议表2。

以下4.4.1。性能指标

确定的效率提出方案对指定目标,使用下列性能指标。

网络生命周期。网络生活的网络寿命到期时的节点数量数据传输开始时耗尽精力;集群节点上的数据和发送到他们的CH然后通过网关节点b。在这些实验中,节点2 J的初始能量减少而发射和接收控制信息和数据。

网络的吞吐量。网络吞吐量是指接收数据包的BS。这是一个成功的传感数据的传输从CM的集群通过CHs BS和网关节点。

能源消耗。能源消耗是最有价值的参数无线传感器网络中,传感器节点使用电池资源传输和接收的数据包。在实验中,能源消耗每轮和消耗能源的集群、分配网关节点,传感,传输的数据从CM的BS通过参与集群的CH和网关节点。置信区间是指可能的范围或模拟参数的值是基于仿真结果。90%置信水平的概率区间包含参数的值。在这项研究中,仿真置信区间为90%。

4.1.2。假设和限制

(1)传感器节点随机部署静态和领域(2)所有节点调整传动功率根据距离(3)通信信道是可靠的和自由的错误(4)通过一些传感器节点知道自己的位置定位技术(5)BS放置外部网络(100100)的位置(6)每个网关节点周边的网关节点

4.2。结果与讨论

4.2.1。准备影响活着的节点的数量

活着的节点的数量表明网络生命周期如图9- - - - - -11。这种比较是基于活节点与轮的数量在2%,5%,和10%,分别。因为它是表明,拟议中的协议GCEE执行更好的EECRP相比,营地,MEACBM。方案中的第一个节点死亡大约在700年到800年之间轮。同样,第一个节点死亡在EECRP很快因为CH所传输的数据是在一个跳,同时该方案利用多次反射网关节点数据传输的CH BS。此外,如结果所示,营地的协议几乎相同的结果作为MEACBM和节点死亡大约在550 - 800发子弹,这些结果显示早期的传感器节点损耗。此外,结果还表明,在2%和10%的CH, CH消耗更多的能量,所以该节点早死。而在5%,节点慢慢死去。因此,5%的节点是CHs有更好的条件。

4.2.2。平均数据传输

图12显示的结果平均数据传输通过改变CH网络中节点的数量。相比EECRP、营地和MEACBM计划,GCEEC性能更好的方案,因为CM数据传输通过CH BS和多次反射网关节点。因此,平均数据传输提高通过增加数量的CH。此外,很多EECRP计划的波动是由于MAX-dist的概念。MAX-dist CH的阈值距离将数据发送到b成功如果距离小于数据转发;否则,CH将数据存储在缓存中,等待下一轮由于平均数据传输减少。此外,图12也揭示了CH的数量很小,平均数据传输不因为传感器节点之间的距离和BS很大,和大量的能源被消耗所有的传感器节点。随着CH的数量增加,增加的平均数据传输。但随着CH的数量增加了5%,平均数据传输也减少了,因为在网络的数据量增加了能量耗散在传感器节点中更快。结果表明,该协议具有稳定的数据传输EECRP相比,营地,MEACBM。

4.2.3。轮与数据包接收到基站

收到的数据包,BS,考虑在不同轮数。数据13- - - - - -15显示接收到的数据包通过BS为2%,5%,和10%的CH分别。所示,EECRP比GCEEC收到更少的数据包BS。此外,包收到的BS EECRP方案比GCEEC慢的调整在EECRP MAX-dist GCEEC,网关节点传递数据的CH BS。营和MEACBM相比,拟议中的协议GCEEC具有更好的数据传输。然而,MEACBM比EECRP由于使用覆盖和连通性网络中通过构造一个subcluster和计算的多次反射路线在集群和subclusters interclustering组合。此外,该方案CH的5%比2%和10%执行更好的传输数据包,因为5%的CH,节点慢慢死去,有更好的覆盖和负担少了网关节点。在2%的CH,节点之间的距离和BS大大量的能源消耗。同样,在CH的10%,数据传输在网络增强;更多的数据被传送在网关节点,缩短网络生命周期。

4.2.4。轮与能源消耗

如数据所示16- - - - - -18,能源消费总量在EECRP高而提出的计划。这是由于EECRP方案采用单跳传输MAX-dist CH和阈值距离的名字。单跳传输对BS导致负载CH,消耗更多的能量。此外,由于MAX-dist概念,即。,CH stops transmission, stores data in cache when distance between CH and BS is greater than MAX-dist, and transmits all cache data to incoming CH during rotation phase. This MAX-dist cache process consumes more energy of CH during transmission and reception. In GCEEC, the load of CH is distributed due to selection of multihop gateway node which significantly reduces energy consumption. Therefore, overall energy consumption is reducing in the proposed protocol as compared to EECRP, CAMP, and MEACBM.

这些实验的目的是选择有效的位置的CH集群和减少负载CH。提出了农业精密GCEEC协议选择能源重心位置附近的CH最大化集群节点的网络覆盖,减少了能源消耗。此外,网关节点集群中选择继电器本身以及其他CHs和转发数据对BS大大减少负载CH。实验结果表明,GCEEC执行比EECRP,营地,和MEACBM协议。所有传感器节点传输的数据量有限,CH和CH能承受所有集群节点数据在他的记忆中。它可以很容易地转移到网关,网关可以轻松地将数据传递到下一个网关,然后进一步传播向BS。因此,将会有更多的传输比较EECRP,营地,和MEACBM协议,但它减少了负载CH的帮助下网关节点。因此,我们说,拟议中的GCEEC协议相比有着更多的能源和高效先进的路由协议。

精准农业的应用程序部署到分析环境参数如湿度、作物条件下,和土壤监测。所有的小型传感器节点之间的数据通信过程是基于提高监测系统的可行性和节能的传感器系统进行进一步的决策。路由协议是数据收集的发挥非常重要的作用。复杂的路由协议导致消耗更多的能量,开销,和包下降。本文设计提出GCEEC路由协议之后,我们分析了性能先进的路由协议和观察,提出协议消耗更少的能量,对更好的数据交付在农业领域的影响。设计协议之后,现在我们把整个系统性能与现有系统精度在农业领域。表3介绍了一些现有的农业的比较精密系统,提出了系统的开销,覆盖面积、能耗、网络寿命、可伸缩性和性能参数。表3表明,大多数现有的系统有更多的开销,而不是可伸缩调整等农业领域(43,44]。提出了农业系统是可伸缩的尤其是精度应用,如精密农业、园艺、果园、精准农业、精密fruticulture、精密园艺、质量、树的水果和蔬菜。下面的表格也显示不同的参数来评估现有的农业精密系统及其可能的应用程序在网络开销方面,覆盖面积,降低能源消耗,网络寿命、可伸缩性和系统的局限性。一些系统温和但仍然遭受等其他参数(41温和但仍然遭受了网络生命周期。该系统在42)高开销,也不考虑能源消耗和可伸缩性。系统(39,40,44不是可伸缩和还在开销问题。提出系统GCEEC是可伸缩的,提供温和的网络生命周期。

5。结论

无线传感器网络(WSN)是一种新兴尤其是农业技术和工艺。在传感器网络,传感器节点的物理和环境条件土壤和作物并将数据发送到汇聚节点通过单跳或多次反射的沟通。由于计算能力和资源有限的电池低,复杂的路由过程可能会导致传感器节点能量损耗的。大部分的路由协议不考虑负载平衡可行的路由路径。这项研究提高负载传感器节点中尤其是在集群头(CH)。此外,研究还提高了优化能量密度传感器节点之间的位置和旋转CH。在这个研究中,网关集群节能Centroid-based (GCEEC)提出了WSN路由协议。拟议中的协议选择和旋转的能量重心位置附近的CH集群。此外,每个CH选择网关节点多次反射本身和其他CH数据对BS减少负载在CH。我们做了一个著名的实验网络模拟器叫ns - 2.35分析GCEEC不同标准的性能,包括网络生命周期、网络吞吐量和能源消耗。实验结果显示,网络生命周期、吞吐量和能源消耗我们的协议比EECRP协议。 In the future, we will analyze the proposed protocol with other environments like drone-assisted WSN, wireless body area networks, and sensor-based transportation systems.

数据可用性

没有数据必须包括在内。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作也被部分由欧盟支持通过ERANETMED(通过ERANET联合活动和超越Euromediterranean合作)项目eranetmed3 - 227 SMARTWATIR。

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