Методика выбора головного кластерного узла в беспроводной сенсорной сети на основе нечеткой логики

В беспроводных сенсорных сетях широко используется процесс кластеризации, являющийся одним из энергоэффективных подходов. Метод основан на формировании кластеров и выборе головных кластерных узлов (ГКУ) в беспроводной сенсорной сети. Кластеризация позволяет экономить энергию сети, поскольку передача данных ограничена — она осуществляется между несколькими узлами, что позволяет увеличить срок службы сети. Поскольку ГКУ взаимодействует с другими узлами сети, то для исполнения этой роли должен быть выбран узел с высоким уровнем остаточной энергии. Когда значение уровня энергии выбранного ГКУ становится ниже порогового значения, происходят перевыборы данного узла. Отмечается, что в многочисленных схемах выбора ГКУ, построенных на основе таких параметров, как остаточная энергия узлов, расстояние от базовой станции до узла, расстояние между ГКУ и членом кластера, количество соседних узлов, близость к соседним узлам и т. д., не рассматривался фактор потребления энергии, т. е. сколько раз узлы осуществляют связь друг с другом. Для устранения этого недостатка предложен прогностический алгоритм выбора ГКУ на основе нечеткой логики, предполагающий использование ряда входных параметров, таких как остаточная энергия узла, близость соседних узлов и централизованность узла в кластере. Предложенный алгоритм реализован с использованием программного пакета MATLAB FuzzyLogicToolbox. Результаты моделирования подтверждают преимущества методики — использование указанных входных параметров позволяет делать оптимальный выбор ГКУ, что повышает энергоэфффективность беспроводной сенсорной сети.