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电力载波传感器网络路由算法的研究

王肯生  
【摘要】: 电力载波传感器网络(Power Line Carrier Sensor Network,PLCSN)是由传输介质电力线及线上大量的载波节点所组成一种特殊的自组织传感器网络。由于电力线通信信道的噪声干扰大,信号衰减严重,导致网络的拓扑结构复杂多变,载波节点多而复杂且随机的加入或退出使得通信链路更加不稳定,甚至中断,降低了整个网络的通信可靠性。如何在变化复杂的电力线上实现稳定可靠的数据传输成了电力载波传感器网络的热点问题。因此,设计一种合理有效的动态路由算法,以适应电力载波传感器网络动态变化的拓扑结构,实现稳定可靠的通信是至关重要的。 鉴于电力载波传感器网络的特点和逻辑拓扑结构,分析基于分簇思想的路由算法。分簇算法能以较小的网络开销建立覆盖整个网络的簇结构,有利于节点的管理和数据的融合,具有一定的灵活性和可扩张性,能适应动态变化的网络拓扑结构。基于此提出了基于分簇动态路由(Cluster Based Dynamic Routing,CBDR)算法。算法采用最小ID分簇算法的思想以局部遍历的方式快速、动态的建立网络的簇结构。在分簇的过程中,可增大节点的有效通信距离进而简化簇结构和减少组网的时间。针对网络节点复杂通信链路不稳定的特点,算法还引进了多路径的思想保证通信的可靠性。在维护簇结构时,采用自适应的按需机制,减少簇结构的维护开销,尽量保持原有的簇结构。 接着在Matlab仿真平台下对CBDR算法进行仿真,仿真结果表明算法能有效地建立网络的簇结构并减少了网络组网时间,当载波节点随机加入或退出网络时,算法能够自适应地更新簇结构,维护有效的通信路由,提高了网络的可靠性和稳定性。最后总结CBDR算法特点并指出了进一步的研究工作。


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