Une approche bio-inspirée pour un routage efficace en énergie dans les réseaux de capteur sans fil

Abstract

Le problème de l'énergie est l'un des problèmes majeurs dans les réseaux de capteurs sans fil (RCSF).Par conséquent, il est nécessaire de mettre en jeu des protocoles de routage efficaces en énergie qui contribuent à l’optimisation de la consommation énergétiques dans les RCSFs. L'algorithme de recherche du coucou est l'une des techniques d'optimisation modernes qui peuvent remplacer nombreuse techniques traditionnelles utilisées, où un coucou utilise une stratégie de vols de Lévy basée sur la manière de pondre des œufs pour extraire une solution au problème. Dans ce travail, nous proposons un nouveau protocole de routage hiérarchique hybride bio-inspiré basé sur l'algorithme de recherche du coucou nommé HCSGDP, pour limiter la consommation d'énergie élevée et améliorer la topologie du réseau grâce à un mécanisme de clustering efficace et fiable. Notre protocole proposé tire parti des avantages de vols de Lévy et la distribution gaussienne pour améliorer la recherche globale et locale respectivement. Les performances du protocole proposé sont comparées au protocole LEACH et LEACH-C, et les résultats expérimentaux montrent que HCSGDP a des meilleures performances dans presque toutes les métriques, notamment en termes de consommation d'énergie.

تعد مشكلة الطاقة إحدى المشكلات الرئيسية في شبكات الاستشعار اللاسلكية (WSNs) ، لذلك هناك حاجة إلى تنفيذ بروتوكولات توجيه موفرة للطاقة تساهم في تحسين استهلاك الطاقة.الطاقة في RCSFs. تعد خوارزمية بحث الوقواق إحدى تقنيات التحسين الحديثة التي يمكن أن تحل محل العديد من التقنيات التقليدية المستخدمة ، حيث يستخدم الوقواق استراتيجية رحلات طيران Lévy استنادًا إلى كيفية وضع البيض لاستخراج حل للمشكلة. في هذا العمل ، نقترح بروتوكول توجيه هرميًا هرميًا جديدًا مستوحى من الحيوية استنادًا إلى خوارزمية بحث الوقواق المسماة HCSGDP ، للحد من استهلاك الطاقة المرتفع وتحسين طوبولوجيا الشبكة من خلال آلية تجميع فعالة وموثوقة. يستفيد بروتوكولنا المقترح من مزايا رحلات Lévy الجوية وتوزيع Gaussian لتحسين البحث العالمي والمحلي على التوالي. تمت مقارنة أداء البروتوكول المقترح مع بروتوكول LEACH و LEACH-C ، وأظهرت النتائج التجريبية أن HCSGDP يتمتع بأداء أفضل في جميع المقاييس تقريبًا ، خاصة من حيث استهلاك الطاقة.

The energy problem is one of the major issues in Wireless Sensor Networks (WSNs). Therefore, there is a need to implement energy efficient routing protocols that contribute to power consumption optimization. energy in RCSFs. The cuckoo search algorithm is one of the modern optimization techniques that can replace many traditional techniques used, where a cuckoo uses a Levy flights strategy based on how to lay eggs to extract a solution to the problem. In this work, we propose a new bio-inspired hybrid hierarchical routing protocol based on the cuckoo search algorithm named HCSGDP, to limit the high power consumption and improve the network topology through an efficient clustering mechanism and reliable. Our proposed protocol leverages the advantages of Levy flights and Gaussian distribution to improve global and local search respectively. The performance of the proposed protocol is compared to LEACH and LEACH-C protocol, and the experimental results show that HCSGDP has better performance in almost all metrics, especially in terms of power consumption.