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Journal Articles International Scholarly Research Notices Year : 2013

Balancing energy consumption in clustered wireless sensor networks

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Abstract

Clustering in wireless sensor networks is an efficient way to structure and organize the network. It aims at identifying a subset of nodes within the network and bind it to a leader (i.e. cluster-head). The leader becomes in charge of specific additional tasks like gathering data from all nodes in its cluster and sending them by using a longer range communication to a sink. As a consequence, a cluster-head exhausts its battery more quickly than regular nodes. In this paper, we present four variants of BLAC, a novel Battery-Level Aware Clustering family of schemes. BLAC considers the battery-level combined with another metric to elect the cluster-head . The cluster-head role is taken alternately by each node to balance energy consumption. Due to the local nature of the algorithms, keeping the network stable is easier. BLAC aims at maximizing the time with all nodes alive to satisfy application requirements. Simulation results show that BLAC improves the full network lifetime three times more than traditional clustering schemes by balancing energy consumption over nodes and still delivering high data ratio.
Le clustering dans les réseaux de capteurs sans-fil est un moyen efficace de structurer et d'organiser le réseau. Il vise à identifier un sous-ensemble de nœuds dans le réseau et à lui attribuer un leader (i.e. un cluster-head). Le leader est alors chargé de tâches supplémentaires spécifiques comme collecter les données des autres nœuds du cluster et les envoyer à un puits via des communications longue distance. En conséquence, le cluster-head épuise sa batterie plus rapidement que les nœuds ordinaires. Dans cet article, nous présentons quatre variantes de BLAC, une nouvelle famille d'algorithmes de clustering sensible au niveau de batterie. BLAC considère le niveau de batterie combiné à une autre métrique pour élire les cluster-heads. Le rôle de cluster-head est assumé alternativement par différent nœuds pour équilibrer la consommation énergétique. Grâce à la nature locale des algorithmes, le réseau reste stable. BLAC maximise la durée de vie du réseau avec tous les nœuds en vie pour remplir les besoins des applications. Les résultats de simulation montrent que BLAC améliore le durée de vie du réseau jusqu'à trois fois plus que les algorithmes de clustering traditionnels en équilibrant la consommation énergétique sur les différents nœuds tout en conservant un bon taux de livraison.
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Dates and versions

hal-00863123 , version 1 (20-11-2013)

Identifiers

  • HAL Id : hal-00863123 , version 1

Cite

Tony Ducrocq, Michaël Hauspie, Nathalie Mitton. Balancing energy consumption in clustered wireless sensor networks. International Scholarly Research Notices, 2013. ⟨hal-00863123⟩
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