Integración de algoritmos orientados a la auto-curación de las redes inalámbricas de sensores
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Date
2014Authors
Díaz Salas, Sergio AndrésDirectors
Méndez Chaves, DiegoPublisher
Pontificia Universidad Javeriana
Faculty
Facultad de Ingeniería
Program
Maestría en Ingeniería Electrónica
Obtained title
Magíster en Ingeniería Electrónica
Type
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
COAR
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Citación
Metadata
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Resumen
Debido a sus características intrinsecas, las redes inalámbricas de sensores (WSN) son susceptibles a fallas, principalmente causadas por las limitaciones en energía. Considerando esto, se vuelve necesario el uso de mecanismos de auto-curación para crear una red más tolerante a fallos y robusta. Con este problema en las WSN, nosotros hemos propuesto y desarrollado DACA, un algoritmo para la creación de caminos disjuntos y agrupaciones que incrementa el tiempo de vida de la red a través del control de topología y mecanismos de auto-curación. Usando el algoritmo CTP, nosotros primero creamos un árbol con todos los nodos de la red, este árbol se emplea como la comunicación inicial. Después, nosotros construimos grupos de nodos usando k-means y se regenera el árbol usando únicamente las cabezas de los grupos (CH), por lo tanto reduciendo el número de nodos activos en la red. La técnica de optimización multi-objetivo es usada para seleccionar los CH dentro del resto de nodos de la red. Dentro de este subconjunto de nodos que forman el árbol, nosotros aplicamos el algoritmo N-to-1 para crear caminos disjuntos haciendo la red más robusta a las fallas de comunicación. Los esperimentos muestran que DACA extiende considerablemente el tiempo de vida de la red a través de un conjunto de nodos de respaldo que soportan la comunicación de la red cuando un nodo activo muere, mientras que mantiene un buen nivel de cobertura del área de interés.
Abstract
Due to their intrinsic characteristics, Wireless Sensor Networks (WSN) are prone to failure, mainly because of their energy limitations. Considering this, it becomes necessary the use of self-healing mechanisms to create a more fault-tolerant and robust WSN. With this problem at hand, we have proposed and developed DACA, a \emph{Disjoint path And Clustering Algorithm} that increases the network lifetime through network topology control and self-healing mechanisms. By using the CTP algorithm, we first create a tree using all the initials nodes of the network, having this tree as our initial communication backbone. After this, we build a set of spatial clusters using K-means and regenerate the tree using only the Cluster Heads (CH), therefore reducing the number of active nodes in the network. Multi-objective optimization is used to select the CH among all other nodes in the cluster. With this new subset of nodes forming a tree, we apply the N-to-1 algorithm to create disjoint paths, making the network more robust to communication failures. The experiments show that DACA considerably extends the lifetime of the network by having a set of backup nodes to support the communication network when an active node dies, while still maintaining a good coverage of the area of interest.
Themes
Redes de sensores inalámbricosMaestría en ingeniería electrónica - Tesis y disertaciones académicas
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