面向异构水声传感网的分布式负载均衡算法.pdf

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1、第３８卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ５２０１７年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１７面向异构水声传感网的分布式负载均衡算法１１，２３１１陈秋丽，何明，凌晨，刘勇，仇功达（１．解放军理工大学指挥信息系统学院南京２１０００７；２．装备发展部第６１研究所北京１０００７１；３．后勤保障部科学研究所北京１０００７１）摘要：水声传感网中节点能量有限，大多采用多跳通信。为解决通信过程中的负载均衡问题，提出了一种基于质距优化机制的水声传感器网络多跳通信策略

2、，设计自适应负载均衡算法，加权评估普通传感器的通信质量与距离选择下一跳；在此基础上，提出了基于ＡＵＶｓ节点的数据平衡传输算法，分布式的实现了网络性能的进一步优化，以获得网络生命周期的最大化。最后，通过仿真实验验证了该方法的合理性和有效性。关键词：水声传感器网络；多跳通信优化机制；数据平衡传输算法；负载均衡中图分类号：ＴＰ３９３ＴＨ７０文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．５０３０Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃ

3、ｏｕｓｔｉｃｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ１１，２３１１ＣｈｅｎＱｉｕｌｉ，ＨｅＭｉｎｇ，ＬｉｎｇＣｈｅｎ，ＬｉｕＹｏｎｇ，ＱｉｕＧｏｎｇｄａ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｍａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＰＬＡＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｈｅ６１ｔｈＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｑｕｉｐｍｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７１，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓ

4、ｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬｏｇｉｓｔｉｃｓＳｕｐｐｏｒｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｌｔｉｈｏｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ，ｓｉｎｃｅｎｏｄｅｓｅｎｅｒｇｙｉｓｌｉｍｉｔｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｂａｌａｎｃｅｌｏａｄｉｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｎ

5、ｏｄｅｓ’ｑｕａｌｉｔｙａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｆｏｒｍｕｌｔｉｈｏｐｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｓａｎａｄａｐｔｉｖｅｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｎｏｄｅｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｑｕａｌｉｔｙａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎｅａｃｈｏｔｈｅｒａｒｅｗｅｉｇｈｔｅｄｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｎｅｘｔｈｏｐ．ＴｈｅｎｂａｌａｎｃｅｄｂａｓｅｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＵｎ

6、ｄｅｒｗａｔｅｒＶｅｈｉｃｌｅｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｃａｎｂｅｆｕｒｔｈｅｒｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｔｈｅｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｎｅｔｗｏｒｋｓｃａｎｂｅｍａｘｉｍｉｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ（ＵＡＳＮｓ）；ｍｕｌｔｉｈｏｐｃｏｍｍ

7、ｕｎｉｃａｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ；ｂａｌａｎｃｅｄｂａｓｅｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇ［３４］网络存在一系列的负载不均衡问题。１引言当前，研究学者在多跳通信路由算法的设计上已取［５６］［７］得一些成果。ＰｅｔｒｉｏｌｉＣ等人提出了通信竞争转发水声传感网（ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓ，机制，竞争能力较强的节点主动承担转发任务，但对竞争ＵＡＳＮｓ）通信过程中的数据转发能力受多路径机制影［

8、８］能力的界定不够完善；ＪａｖａｉｄＮ等人提出了基于能量［１２］响。节点信息传播范围有限，通信一般采用多跳来实分级的负载均衡数据传输方法，为传感器节点设置不同现，部分节点的通信链路需要经常改变，而位于关键路径能量级数，不同的能量级数对应不同的数据传输策略，有上的转发节点则面临着能量最快消耗殆尽的危险，导致效提升了数据转发效率，但节点能级的判断过程较为复收稿日期：２０１６１２ＲｅｃｅｉｖｅｄＤａｔｅ：２０１６１２基金项目