A New Energy-Efficient Clustering in Wireless Sensor Networks Using an Adaptive Fuzzy Neural Network Approach

سال انتشار: 1404
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 182

فایل این مقاله در 28 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_COAM-10-2_003

تاریخ نمایه سازی: 28 مهر 1404

چکیده مقاله:

Energy constraint is the most critical challenge in Wireless Sensor Networks (WSNs)‎, ‎particularly in dynamic environments with mobile nodes‎. ‎This paper proposes an intelligent clustering protocol based on Fuzzy Neural Networks (FNN) that adaptively optimizes energy consumption by dynamically selecting cluster heads and determining optimal cluster configurations‎. ‎The FNN integrates fuzzy logic's uncertainty handling with neural networks' learning capabilities‎, ‎using key parameters including residual energy‎, ‎node distance‎, ‎neighbor density‎, ‎and signal-to-noise ratio‎. ‎Unlike static clustering approaches such as LEACH and HEED‎, ‎our method continuously adapts to changing network conditions through real-time parameter evaluation‎. ‎Extensive MATLAB simulations with ۱۰۰ nodes demonstrate significant performance improvements‎: ‎the proposed FNN extends network lifetime by  ۳۵%  compared to LEACH‎, ‎۲۸% compared to HEED‎, ‎and ۱۵% compared to ANN-based ELDC‎. ‎The First Node Dies (FND) is delayed by ۴۵%‎, ‎۳۸%‎, ‎and ۲۲% respectively‎, ‎while achieving ۲۵% lower energy consumption‎. ‎Results confirm the FNN approach's superior energy efficiency and network stability‎, ‎making it highly suitable for dynamic WSN applications‎.

کلیدواژه ها:

نویسندگان

Ahmad Jalili

Department of Computer Engineering‎, ‎Faculty of Basic Sciences and Engineering‎, ‎Gonbad Kavous University‎, ‎Gonbad Kavous‎, ‎Gonbad Kavous‎, ‎Iran.

Fatemeh Babakordi

Department of Mathematics and Statistics‎, ‎Gonbad Kavous University‎, ‎Gonbad Kavous‎, ‎Iran‎.

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Akram, M., Cho, T.H. (۲۰۱۶). “Energy efficient fuzzy adaptive selection ...
  • Babakordi, F. (۲۰۲۳). “An efficient method for solving the fuzzy ...
  • Babakordi, F. (۲۰۲۴). “Arithmetic operations on generalized trapezoidal hesitant fuzzy ...
  • Babakordi, F., Allahviranloo, T., Shahriari, M.R., Catak, M. (۲۰۲۴). “Fuzzy ...
  • Chamam, A., Pierre, S. (۲۰۱۰). “A distributed energy-efficient clustering protocol ...
  • Chang, J.Y., Ju, P.H. (۲۰۱۲). “An efficient cluster-based power saving ...
  • Deepa, K., Zaheeruddin, Vashist, S. (۲۰۲۱). “Density-based fuzzy C-means clustering ...
  • García, M., Sendra, S., Lloret, J., Canovas, A. (۲۰۱۳). “Saving ...
  • Gou, H., Yoo, Y. (۲۰۱۰). “An energy balancing LEACH algorithm ...
  • Grover, J., Sharma, M. (۲۰۱۴). “Optimized GAF in wireless sensor ...
  • Guo, W., Zhang, W., Lu, G. (۲۰۱۰). “PEGASIS protocol in ...
  • Heinzelman, W.R., Chandrakasan, A., Balakrishnan, H. (۲۰۰۰). “Energy-efficient communication protocol ...
  • Ibrahim, M.E., Ahmed, A.E. (۲۰۲۲). “Energyaware intelligent hybrid routing protocol ...
  • Jalili, A. (۲۰۲۴). “A hybrid fuzzy-genetic algorithm for energy-efficient routing ...
  • Jalili, A., Gheisari, M., Alzubi, J.A., Fernández-Campusano, C., Kamalov, F., ...
  • Jalili, A., Alzubi, J.A., Rezaei, R., Webber, J.L., Fernández-Campusano, C., ...
  • Jung, S.M., Han, Y.J., Chung, T.M. (۲۰۰۷). “The concentric clustering ...
  • Farooq, M.O., Dogar, A.B., Shah, G.A. (۲۰۱۰). “MR-LEACH: multi-hop routing ...
  • Fouladlou, M., Khademzadeh, A. (۲۰۱۷). “An energy efficient clustering algorithm ...
  • Khabiri, M., Ghaffari, A. (۲۰۱۸). “Energy-aware clustering-based routing in wireless ...
  • Klaoudatou, E., Konstantinou, E., Kambourakis, G., Gritzalis, S. (۲۰۱۱). “A ...
  • Lee, J.S., Kao, T.Y. (۲۰۱۶). “An improved three-layer low-energy adaptive ...
  • Ma, J., Wang, S., Meng, C., Ge, Y., Du, J. ...
  • Mehmood, A., Lloret, J., Sendra, S. (۲۰۱۶). “A secure and ...
  • Mehmood, A., Khan, S., Shams, B., Lloret, J. (۲۰۱۵). “Energy-efficient ...
  • Mehmood, A., Lv, Z., Lloret, J., Umar, M.M. (۲۰۱۷). “ELDC: ...
  • Mosavvar, I., Ghaffari, A. (۲۰۱۹). “Data aggregation in wireless sensor ...
  • Sefati, S., Abdi, M., Ghaffari, A. (۲۰۲۱). “Cluster-based data transmission ...
  • Younis, O., Fahmy, S. (۲۰۰۴). “HEED: A hybrid, energy-efficient, distributed ...
  • Zeng, K., Ren, K., Lou, W., Moran, P.J. (۲۰۰۶). “Energy-aware ...
  • Zhixiang, D., Bensheng, Q. (۲۰۰۸). “Three-layered routing protocol for WSN ...
  • نمایش کامل مراجع