Fault tolerance in wireless sensor network using hand-off and dynamic power adjustment approach

 

Abstract

Wireless Sensor Network (WSN) is deployed to monitor physical conditions in various places such as geographical regions, agriculture lands, office buildings, industrial plants and battlefields. WSNs are prone to different types of failures due to various environmental hazards like interference and internal failures (such as battery failure, processor failure, transceiver failure, etc). In such a situation, the sensed data cannot be transmitted correctly to the data center and the very purpose of deploying WSNs is not effective. Since it is difficult to monitor the network continuously through a manual operator, the nodes in WSN need to be capable of overcoming the failures and transmit the sensed data in proper order to the data center. Sensor network should be designed such that it should be able to identify the faulty nodes, try to rectify the fault and be able to transmit the sensed data to data center under faulty condition of a network and thereby make the network fault-free and thus enhance the fault tolerant capability. In this paper, we propose a novel idea of an Active node based Fault Tolerance using Battery power and Interference model (AFTBI) in WSN to identify the faulty nodes using battery power model and interference model. Fault tolerance against low battery power is designed through hand-off mechanism where in the faulty node selects the neighboring node having highest power and transfers all the services that are to be performed by the faulty node to the selected neighboring node. Fault tolerance against interference is provided by dynamic power level adjustment mechanism by allocating the time slot to all the neighboring nodes. If a particular node wishes to transmit the sensed data, it enters active status and transmits the packet with maximum power; otherwise it enters into sleep status having minimum power that is sufficient to receive hello messages and to maintain the connectivity. The performance evaluation is tested through simulation for packet delivery ratio, control overhead, memory overhead and fault recovery delay. We compared our results with Fault Detection in Wireless Sensor Networks (FDWSNs) for various performance measures and found that AFTBI outperforms compared to the results of FDWSN.

 

دانلود رایگان مقاله انگلیسی                    793 KB

 

چکیده

شبکه های حسگر بیسیم (WSN) جهت مانیتور کردن نواحی فیزیکی در مکانهای مختلف از قبیل، مناطق جغرافیایی، مناطق کشاورزی، ساختمان های اداری، مناطق صنعتی و مناطق جنگی استفاده می¬شوند. شبکه های حسگر بیسیم در معرض انواع مختلف خرابی های محیطی قرار میگیرد ازقبیل تداخل و خرابی های داخلی( مانند خراب باطری، خرابی پردازنده، خرابی فرستنده و گیرنده و سایر موارد). در وضعیت مشابه داده های حس شده نمی¬توانند به درستی به مرکز داده ارسال شوند، و بدین ترتیب هدف استقرار شبکه های حسگر بیسیم موثر نخواهد بود. از آنجایی که نظارت شبکه با اپراتور دستی به طور مداوم کار آسانی نیست، بنابراین گرها در شبکه های حسگر بیسیم نیاز دارند که بتواند بر خرابی غلبه کرده و داده ها را بر اساس سفارش انجام شده به مرکز داده انتقال دهند. شبکه های حسگر بیسیم باید طوری طراحی شوند که بتوانند گرهای خراب را تشخیص داده و بتوانند خطا را اصلاح نمایند، همچنین بتوانند داده های حس شده را با وجود خرابی شبکه به مرکز داده انتقال دهد و در نتیجه شبکه را عاری از خطا کرده و تحمل پذیری خطا را افزایش دهد.
در این مقاله ما یک ایده جدید برای گرهای فعال بر اساس تحمل پذیری خطا با مصرف کم باطری و مدل واسط (AFTBI) در شبکه های حسگر بیسیم جهت شناسایی گرهای خرابی که مصرف باتری زیادی دارند مطرح میکنیم. تحمل پذیری خطا در برابر مصرف کم باطری از مکانیزم مبادله استفاده میکند جاییکه گره¬های خراب همسایگانی که قدرت زیادی داردند را انتخاب می¬کنند و تمامی سرویس هایی که خودشان با وجود خرابی قادر به انجام نمی¬باشند به گره همسایه انتخابی انتقال میدهند. تحمل پذیری خطا در برابر تداخل بر اساس مکانیزم تنظیم مراتب قدرت با تخصیص برش زمانی به تمامی گرهای همسایه انجام میشود. اگر یک گره خاص بخواهد بسته حس شده را انتقال دهد (ارسال کند) وارد وضعیت فعال شده و بسته را با تمام توان ارسال میکند، در غیر اینصورت گره مورد نظر وارد وضعیت خواب با کمترین توانکه برای دریافت بسته سلام مناسب است می شود و ارتباط را حفظ میکند. میزان کارایی بر اساس شبیه سازی نرخ تحویل بسته،کنترل سربار، سربار حافظه و تاخیر بازگردانی خطا ارزیابی شده است . ما نتایج خود را با روش های مختلف تشخیص خطا در شبکه های حسگر بیسیم، در جنبه های گوناگون اندازگیری عمکلرد مقایسه کردیم و به این نتیجه رسیدیم روش AFTBI عملکرد بهتری در مقایسه با FDWSN دارد.

 

تعداد صفحات مقاله انگلیسی:12  صفحه
تعداد صفحات مقاله فارسی:34 صفحه
نوع فایل: ورد

اضافه کردن نظر