基于雙簇頭的油氣物聯網節能路由算法

摘要：為延長油氣物聯網壽命，提出一種基于雙簇頭的油氣物聯網路由算法。該算法在簇頭選舉過程中充分考慮了傳感器節點當前剩余能量、歷史平均能量、節點與基站的距離、鄰居節點密度以及節點與能量收集源的距離等因素，并在同一簇群中選舉雙簇頭，同時在數據傳輸階段提出一種新型路由方式以均衡簇頭能耗。在引入能量采集技術的同時，采用了一種新型的節點工作模式切換策略。仿真實驗表明，與傳統算法相比，該算法能更有效地均衡網絡能耗，延長網絡壽命。

關鍵詞：油氣物聯網；歷史平均能量；雙簇頭；路由算法；能量采集

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A

0 引言

隨著無線傳感器網絡（WSN：Wireless Sensor Network）、電信和信息學的不斷進步促進了物聯網（IoT：Intemet of Things）的迅猛發展。其中WSN將與物理領域相關的信息關聯到物聯網驅動的計算系統。WSN由大量傳感器節點組成，其隨機分布在監測區域內，收集數據并將其上傳到基站（basestation）。數據經通信鏈路（如衛星或互聯網）由基站傳輸到終端系統。由于傳感器節點主要由電池供電，因此其能量有限，從而嚴重影響了WSN的質量、性能和壽命。Heinzelman等提出了層次型路由協議LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy），首次引入了節點聚類分簇的思想。但LEACH算法在選舉簇頭時沒有考慮節點的位置，且整個網絡中的數據都是單跳傳輸，因此仍有較大缺陷。針對LEACH算法的缺點，LEACH-E（LEACH-Energy）、CGA-LEACH（Chaotic Genetic Algorithm-LEACH）等改進算法被提出。也有學者提出了非均勻分簇（EEUC： Energy Efficient UnevenClustering）的方案解決“熱區”問題。由于電池的供電能量有限，因此能量采集（Energy Harvesting）技術開始被引入到WSN以改善網絡的壽命問題。……