PEGASIS: энергоэффективный сбор данных в информационных системах на основе сенсорных сетей

Сенсорные сети, состоящие из узлов с ограниченным запасом энергии аккумуляторов и беспроводными средствами связи, развертываются для сбора полезной информации с некоторой области. Энергоэффективный сбор измеренных данных имеет решающее значение для обеспечения длительной работы сенсорной сети. В работе W. Heinzelman и др. (Proc. Hawaii Conf. on System Sci., 2000) сформулирована задача сбора данных, в которой в каждом раунде передачи каждый сенсорный узел должен отправить пакет на удаленную базовую станцию. Если каждый узел передает измеренные данные непосредственно на базовую станцию, его энергетический ресурс быстро исчерпывается. Протокол LEACH, предложенный W. Heinzelman и др., представляет собой элегантное решение, в котором формируются кластеры для объединения данных перед их передачей на базовую станцию. Благодаря случайному выбору кластерных голов для передачи данных на базовую станцию протокол LEACH обеспечивает восьмикратное улучшение по сравнению с прямой передачей, если оценивать результат по моменту выхода узлов из строя. В данной статье предлагается PEGASIS (Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems — энергоэффективный сбор данных в информационных системах на основе сенсорных сетей), почти оптимальный протокол на основе цепочки, являющийся усовершенствованием LEACH. В PEGASIS каждый узел взаимодействует только с близлежащим соседом, а узлы поочередно передают данные на базовую станцию, что снижает количество энергии, затрачиваемой за один раунд. Результаты моделирования показывают, что PEGASIS превосходит LEACH примерно на 100–300% при выходе из строя 1%, 20%, 50% и 100% узлов для сетей различного размера и топологии.