Energy Efficient Dijkstra-Based Weighted Sum Minimization Routing Protocol for Wireless Sensor Network

Abstract

Wireless sensor networks consist of several wireless sensor nodes which have limited transmission power and processing capabilities. Hierarchical cluster-based routing protocols are considered an efficient technique to route data from sensor nodes to base station. This paper proposes a scheme which considers K-means clustering in cluster formation phase and calculates a weight function for the cluster head selection process. Moreover, it considers an optimal fixed packet size with respect to radio parameters and channel conditions of the transceiver. This approach can minimize the energy consumption of individual nodes and increase the network lifetime as a whole. Moreover, different power levels are considered for data transmission from cluster head to cluster member and base station. In data transmission phase, it implements a multiobjective weight function as a link cost using traditional Dijkstra algorithm. This technique results in balanced and efficient energy consumption of nodes within the network. Simulation results show that proposed scheme outperforms the existing routing protocols (such as CERP and TEEN) in terms of energy conservation of nodes in the network and increases the throughput of the overall system. |무선 센서 네트워크는 전송 파워와 처리 능력이 제한된 여러 무선 센서 노드로 구성된다. 계층적 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 센서 노드에서 기지국으로 데이터를 라우팅하는 효율적인 기술로 간주된다. 본 논문은 클러스터 형성 단계에서 K-평균 군집을 고려하고 클러스터 헤드 선택 프로세스에 대한 가중 기능을 계산하는 계획을 제안한다. 더욱이, 송수신기의 무선 파라미터 및 채널 조건에 관하여 최적의 고정 패킷 크기를 고려한다. 이 접근방식은 개별 노드의 에너지 소비를 최소화하고 네트워크 수명을 전체적으로 증가시킬 수 있다. 또한 클러스터 헤드에서 클러스터 멤버 및 기지국으로의 데이터 전송 시 서로 다른 전력 수준이 고려된다. 데이터 전송 단계에서는 기존의 Dijkstra 알고리즘을 사용해 링크 비용으로서 다중객체 중량 함수를 구현한다. 이 기법은 네트워크 내 노드의 에너지 소비 균형과 효율성을 초래한다. 시뮬레이션 결과는 제안된 계획이 네트워크 내 노드의 에너지 절약 측면에서 기존 라우팅 프로토콜보다 뛰어나고 전체 시스템의 처리량을 증가시킨다는 것을 보여준다.