Mobile Base Station Enhancement for LEACH Protocol

عن المشروع

مشروع Mobile Base Station Enhancement for LEACH Protocol يهدف إلى تحسين كفاءة الطاقة وإطالة عمر شبكات الحساسات اللاسلكية WSNs من خلال تطوير بروتوكول LEACH وإضافة Mobile Base Station بدلاً من الاعتماد فقط على محطة قاعدة ثابتة. في بروتوكول LEACH التقليدي، تقوم الـ Cluster Heads بإرسال البيانات لمسافات طويلة إلى Base Station ثابتة، مما يؤدي إلى استهلاك مرتفع للطاقة وموت بعض العقد بشكل أسرع. في النظام المطور، تتحرك الـMobile Base Station باتجاه الـCluster Heads لجمع البيانات من مسافة أقصر، مما يقلل طاقة الإرسال ويحسن عمر الشبكة. تم تنفيذ النظام بالكامل باستخدام MATLAB Simulation، ومقارنة السيناريو التقليدي Fixed BS مع عدة سيناريوهات للـMobile BS، مع دراسة تأثير سرعة المحطة، حجم Packet، حجم Buffer، ترتيب زيارة الـCluster Heads، وعدد مرات تحرك المحطة على أداء الشبكة

الجانب التقني

تم تطوير MATLAB Simulation لشبكة WSN مكونة من 100 Sensor Node موزعة عشوائياً ضمن مساحة 100×100 متر. تم تطبيق بروتوكول LEACH مع إعادة اختيار Cluster Heads بشكل دوري لتوزيع استهلاك الطاقة. تم استخدام TDMA Scheduling لتنظيم إرسال البيانات وتقليل التصادم واستهلاك الطاقة داخل كل Cluster. تم تطبيق First-Order Radio Energy Model لحساب طاقة الإرسال والاستقبال حسب حجم البيانات والمسافة. تم تطوير Mobile Base Station تتحرك باتجاه الـCluster Heads لجمع البيانات من مسافة قصيرة وتقليل طاقة الإرسال. تم استخدام Nearest-Neighbor TSP Heuristic لتحديد ترتيب زيارة Cluster Heads ومقارنته بترتيب زيارة غير محسن. تم إضافة Buffering Mechanism في Cluster Heads لحفظ البيانات مؤقتاً عندما لا تتمكن Mobile BS من الوصول إليها في نفس الجولة. تم اختبار تأثير حجم الـBuffer على Packet Loss وPDR، وتبين أن زيادة الـBuffer إلى حوالي 20–50 Packet تقلل Overflow بشكل كبير في حالات الضغط. تم إجراء Monte Carlo Simulations وإعادة التجارب عدة مرات للحصول على نتائج أكثر استقراراً. تم قياس أداء النظام باستخدام FND, HND, LND, PDR, Packet Loss, Energy Consumption, Throughput. أظهرت النتائج أن استخدام Mobile BS يمكن أن يزيد عمر الشبكة من خلال تقليل مسافة الإرسال، لكن الأداء يعتمد بشكل كبير على سرعة المحطة وتكرار الحركة وحجم الـBuffer. وفي تجربة تحريك Mobile BS كل 10 جولات، وصل LND إلى 282.7 Round مقابل 178.5 للـFixed BS، أي زيادة تقارب 58.4% في عمر الشبكة، مقابل انخفاض واضح في عدد الـPackets المسلمة، ما يوضح الـTrade-off بين Network Lifetime وThroughput

• MATLAB
• Wireless Sensor Networks (WSN)
• LEACH Protocol
• Mobile Base Station
• TDMA
• TSP
• Nearest-Neighbor Algorithm
• First-Order Radio Energy Model
• Cluster Head Selection
• Buffering
• Monte Carlo Simulation
• Routing Optimization