Abstract

Efficient energy consumption is a challenging problem in wireless sensor networks especially close to the sink node, known as the energy hole problem. Various policies for recharging battery exhausted nodes have been proposed using special recharging vehicles. The focus in this paper is on a simple recharging policy that permits a recharging vehicle, stationed at the sink node, to move around and replenish any node’s exhausted battery when a certain recharging threshold is violated. The minimization of the recharging distance covered by the recharging vehicle is shown to be a facility location problem, and particularly a 1-median one. Simulation results investigate various aspects of the recharging policy – including an enahnced version – related to the recharging threshold and the level of the energy left in the network nodes’ batteries. In addition, it is shown that when the sink’s positioning is set to the solution of the particular facility location problem, then the recharging distance is minimized irrespectively of the recharging threshold.

نمونه ترجمه مقاله:

1. مقدمه

به تازگی شارژ مجدد گره های حسگر بی سیم به عنوان روشی جایگزین برای مقابله با مشکل طول عمر شبکه، توجه زیادی را به خود جلب کرده اند (مثال، [1]، [2]، [3]  را ببینید). این امر به علت پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر در شارژ باتری های بی سیم امکان پذیر شده است، بطور مثال از طریق انتقال انرژی بی سیم [4[، [5]). از زمان ظهور اولیه آنها تقریبا دو دهه قبل [6]، [7]، شبکه های حسگر بی سیم رشد چشمگیری را تجربه کرده اند و پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر باعث ایجاد دستگاه های کوچک و ارزان قیمت شده که قادر به سنجش طیف گسترده ای از پدیده های طبیعی و انتقال بی سیم داده های مربوطه هستند.

 با توجه به اینکه گره های این شبکه ها معمولا دستگاه های کوچک عرضه شده با باتری های کوچک هستند و در حالی که بی سیم می باشند، به طور کلی در غیاب زیرساخت عمل می نمایند و به انرژی تامین شده توسط باتری های محدوده خود بستگی دارند. بنابراین، حتی اگر مصرف انرژی در شبکه های بی سیم اهمیت اساسی داشته باشد، همگرایی حسگرهای خود شدیدتر می شود [8] که عمدتا به علت مشکل حفره انرژی است [9] . به طور خاص، گره های حسگر نیز به عنوان تقویت کننده برای داده تولید شده توسط گره های دیگر عمل می کنند که نیاز به دسترسی به سینک دارند، یعنی گره خاصی که مسئول جمع آوری تمام اطلاعات حساس است. در نتيجه، گره هايي که در نزديکي سينک قرار دارند، مقدار زيادي بار ترافيکی را تقویت مي کنند و در نتيجه مصرف انرژي آنها نسبت به گره هاي ديگري که بار ترافيکی کمتري دارند، افزايش مي يابد.

در این مقاله، افزایش مصرف انرژی به علت مشکل حفره انرژی، با اجرای وسیله نقلیه شارژ مجدد بررسی می شود که در زمان درخواست یک یا چند گره حسگر نیازمند پر کردن مجدد باتری است تا قادر به حرکت در شبکه شود. هنگامی که وسیله نقلیه غیر فعال است در گره سینک باقی می ماند و بر اساس درخواست انرژی با توجه به شاخه های کوتاه ترین مسیر حرکت می کند. نحوه شارژ مجدد ساده تحت درخواست ارسالی به گره سینک معرفی شده است تا فرآیند شارژ مجدد را آغاز کند البته اگر سطح باتری گره حسگر زیر آستانه شارژ ثابت باشد. همانطور که در مقاله آمده است، فاصله شارژ مجدد، یعنی فاصله طی شده توسط وسیله نقلیه شارژ مجدد تحت شارژ مجدد، مطابق با مشکل استقرار تسهیل و بخصوص 1-median مستقر می شود[10] . این بخش مهمی است، زیرا مشکلات پرکردن باتری در شبکه های بی سیم به مشکلات استقرار تسهیل مربوط می شود.

نتایج شبیه سازی یافته های تحلیلی را تایید می کنند و نشان می دهند که وقتی سینک در راه حل مشکل 1-median قرار دارد، اینجا فرموله می شود سپس فاصله طی شده توسط وسیله نقلیه شارژ شده به حداقل می رسد. برای اهداف شبیه سازی، نمودارهای تصادفی هندسی [11] به عنوان توپولوژی های شبکه حسگر بی سیم مناسب می باشند [12]، حتی اگر یافته های تحلیلی بتوانند به هر نوع توپولوژی دیگری اعمال شوند. همچنین اثر آستانه شارژ مجدد مورد بررسی قرار گرفته است، به ویژه اینکه چگونه آن بر سطح انرژی باتری های گره حسگر و فاصله طی شده