Location-Based Self-Adaptive Routing Algorithm for Wireless Sensor Networks in Home Automation

ABSTRACT

The use of wireless sensor networks in home automation (WSNHA) is attractive due to their characteristics of self-organization, high sensing fidelity, low cost, and potential for rapid deployment. Although the AODVjr routing algorithm in IEEE 802.15.4/ZigBee and other routing algorithms have been designed for wireless sensor networks, not all are suitable for WSNHA .In this paper, we propose a location-based self-adaptive routing algorithm for WSNHA called WSNHA-LBAR. It confines route discovery flooding to a cylindrical request zone, which reduces the routing overhead and decreases broadcast storm problems in the MAC layer. It also automatically adjusts the size of the request zone using a self-adaptive algorithm based on Bayes’ theorem .This makes WSNHA-LBAR more adaptable to the changes of the network state and easier to implement. Simulation results show improved network reliability as well as reduced routing overhead.

INTRODUCTION

Home automation (HA) systems are increasingly used to increase the safety and comfort of residents and provide distributed control over heating, ventilation, and air conditioning (HVAC), and lighting to save energy cost .Consequently, the home-automation industry has grown remarkably over the last few decades and is still evolving rapidly. Researchers and engineers are increasingly looking at novel technologies to lower the total installation and maintenance cost of HA systems. Wireless technology is a key driver in reaching those goals due to no cost for cabling ,easy deployment, good scalability, and easy integration with mobile user devices .The low-power wireless sensor network (WSN) is a promising network technology that has recently emerged in HA systems. WSNs generally consist of a number of small sensor nodes with sensing, data processing, and wireless communications capabilities. These sensor nodes are inexpensive and have a battery lifetime of several years on at a low-duty cycle. They are suitable for home network settings where smart sensor nodes and actuators may be hidden in appliances such as vacuum cleaners, microwave ovens, refrigerators, and home entertainment devices. These sensor nodes inside devices in the home can interact with each other. They allow residents to manage devices in their homes more easily, both locally and remotely. Therefore, interest has grown in wireless sensor network technology in the field of home automation . We refer to the combination of HA and WSN as wireless sensor networks in home automation (WSNHA).

چکیده

استفاده از شبکه های سنسور بی سیم در اتوماسیون خانگی (WSNHA) به دلیل ویژگی های خود سازمانی، اعتماد به نفس بالا، هزینه کم و قابلیت تحویل سریع جذاب است. اگر چه الگوریتم مسیریابی AODVjr در IEEE 802.15.4 / ZigBee و دیگر الگوریتم های مسیریابی برای شبکه های حسگر بی سیم طراحی شده اند، اما همه برای WSNHA مناسب نیستند. در این مقاله، الگوریتم مسیر یابی خود سازگار مبتنی بر مکان برای WSNHA به نام WSNHA پیشنهاد می شود. -LBAR این مسدود کردن مسیر کشف سیلاب را به یک منطقه درخواست استوانه ای محدود می کند که سربار مسیریابی را کاهش می دهد و مشکلات طوفان پخش را در لایه MAC کاهش می دهد. همچنین به طور خودکار اندازه منطقه درخواست را با استفاده از الگوریتم خود سازگار بر اساس قضیه بایس تنظیم می کند. این امر موجب می شود WSNHA-LBAR با تغییرات وضعیت شبکه قابل انطباق و ساده تر انجام شود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که قابلیت اطمینان شبکه بهبود یافته و همچنین کاهش سربار مسیریابی است.

مقدمه

سیستم های اتوماسیون خانگی (HA) به طور فزاینده ای برای افزایش ایمنی و راحتی ساکنان و کنترل توزیع شده بر روی گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) و روشنایی برای صرفه جویی در هزینه انرژی استفاده می شود. در نتیجه، صنعت اتوماسیون خانگی به طور چشمگیری افزایش یافته است بیش از چند دهه گذشته و هنوز به سرعت در حال تحول است. محققان و مهندسان به طور فزاینده ای به تکنولوژی های جدید نگاه می کنند تا کل هزینه نصب و نگهداری سیستم های HA کاهش یابد. فن آوری بی سیم یک راننده کلیدی در دستیابی به این اهداف است که بدون هیچ هزینه ای برای کابل کشی، استقرار آسان، مقیاس پذیری خوب و یکپارچگی آسان با دستگاه های تلفن همراه همراه است. شبکه حسگر بی سیم (WSN) یک تکنولوژی شبکه امیدوار کننده است که اخیرا ظهور کرده است در سیستم های HA WSN ها به طور کلی از تعدادی گره حسگر کوچک با حساسیت، پردازش داده ها و قابلیت ارتباطات بی سیم تشکیل شده است. این گره های حسگر ارزان قیمت هستند و طول عمر باتری چندین سال را در یک چرخه کم کارایی دارند. آنها برای تنظیمات شبکه خانگی مناسب هستند، در حالی که گره های سنسور و سنسورهای هوشمند ممکن است در لوازم خانگی نظیر جارو برقی، اجاق های مایکروویو، یخچال و دستگاه های سرگرمی خانگی پنهان شوند. این گره های گره در داخل دستگاه ها در خانه می توانند با یکدیگر همکاری کنند. آنها اجازه می دهند که ساکنان به راحتی هر دو دستگاه را در خانه های خود مدیریت کنند، هم به صورت محلی و هم از راه دور. بنابراین، در تکنولوژی شبکه حسگر بی سیم در زمینه اتوماسیون خانگی، علاقه افزایش یافته است. ما به ترکیبی از HA و WSN به عنوان شبکه های حسگر بی سیم در اتوماسیون خانگی اشاره می کنیم (WSNHA).

Year: 2011

Publisher : SPRINGER

By : Xiao Hui Li, Seung Ho Hong, and Kang Ling Fang