سماحية أعطال التوجيه في شبكات الحساسات اللاسلكية ذات البنى الشجرية العنقودية

Abstract

تعد شبكات الحساسات اللاسلكية من نموذج الشبكات الذي لا يعتمد على أي بنية تحتية، وهي تتألف من عدد كبير من عقد الحساسات(العشرات أو حتى الآلاف)التي تعمل معا لمراقبة ظاهرة مدروسة للحصول على المعلومات المطلوبة.يعتبر نموذج الشجرة العنقودية أحد أهم البنى الواعدة في هذا المجال،لكونه يقدم العديد من الفوائد مقارنة بنظرائه من البنى الأخرى كالتقليل من القدرة المستهلكة من خلال التحكم المناسب بفترات النشاط والسبات للعقد المنشورة،وإمكانية التقدير المسبق للتأخير الذي قد تعاني منه عملية انتقال البيانات من عقدة إلى أخرى من خلال اختيار بروتوكول طبقة الـMAC المناسب.تعد خوارزميةHHCمن أهم خوارزميات هذه البنى واعتمدت نموذج البناء من الأعلى إلى الأدنى،ولا تتطلب معرفة مسبقة عن معلومات الجيران، أوتحديد مواضع عقد الحساسات، أو معلومات إضافية عن التزامن،إضافة لكون هذه الخوارزمية قابلة للتنظيم الذاتي. غير أنها تبقى في تفاعل دائم مع البيئة التي تعتبر وسطاً للعديد من العوامل الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية والتي تنتج انخفاضاً في وثوقية عقد الحساسات،مع الأخذ بعين الاعتبارعمق التأثير القائم لهذه العوامل على أداء الشبكة وذلك  بسبب وجود  ما يطلق عليه بالنقاط  الحرجة  للتعطل،والتي قد ينتج عن تعطلها حدوث آثار سلبية هائلة على أداء وفعالية الشبكة ككل تسبب أحياناً جعل جزء من الشبكة العاملة أو مجملها خارج نطاق الخدمة. لذا نقدم في هذا البحث دراسة عن تحسين الأداء الوظيفي لهذه البنية بحضور نماذج الأعطال المختلفة التي قد تعاني منها بعض النقاط الحساسة ضمن الشجرة العنقودية،والتي تكون بمثابة جسر عبور لرزم البيانات في الشبكة،وذلك من خلال تفعيل تقنيات سماحية الأعطال المتلائمة مع نموذج البنية المذكورة. وقد أثبتت نتائج المحاكاة بأن الآلية المدروسة قدمت مرونة عالية لضمان استمرار الاتصالية وتجنب الانقطاعات الكاملة في الشجرة العنقودية.

Wireless sensor networks are considered network models, which are composed of large number of sensor nodes (tens or thousands) that work together to monitor specific area and pick the required information, do not have any fixed infrastructure. A cluster tree model has become one of the most promising topologies in this domain، because it, compared to other models, introduces many advantages, such as reducing energy consumption via suitable control of active/sleep periods for deployed nodes, and the potential appreciation of the pre-delay which may suffer from the movement of data from one node to another through the choice of the appropriate MAC layer protocol. HHC algorithm is considered a very important cluster tree algorithm based on a top-down pattern to constitute the cluster tree in WSN. Also, it does not require prior knowledge of information on neighbors, location awareness, or time synchronization; it is a self-organized algorithm. However, it remains in constant interaction with the environment, which is a compromise of several factors physical, chemical and biological weapons which produce a decrease in the reliability of holding sensors, taking into account the depth of the existing impact of these factors on the performance of the network due to the presence of the so-called points of critical failure, which may result in abnormality from a huge negative impact on the performance and effectiveness of all networks that may make part of network or the entire network out of service. So this paper studies improving the functionality of this structure in the presence of many faults which some critical nodes within the cluster tree suffer from it. These nodes serve as a bridge for data packets in the network by activating fault tolerance mechanisms compatible with the studied model. The simulation results show that the studied mechanism has provided high flexibility to ensure the continuation of connectivity and to avoid full interruptions in the cluster tree.