基于分布式层次化结构的非均匀聚类负载均衡算法

来源：计算机应用杂志2015年第2期北京时间：

作者：郭晋秦, 韩焱

单位：1. 太原工业学院 自动化系, 太原 030008;2. 电子测试技术国家重点实验室(中北大学), 太原 030051

摘要：考虑到无线传感器网络(WSN)负载不均衡导致节点存活时间较短、能量消耗量较多的问题,提出一种基于分布式层次化结构的非均匀聚类负载均衡算法(DCWSN)。首先,建立了一个WSN的多层分簇的网络拓扑结构,并分析了该网络拓扑的簇内节点运作的能量消耗方式。接着,采用非均匀聚类的负载均衡算法,在簇头的选择上考虑了节点连通密度、节点剩余能量和簇头选择时间,通过竞选出最高权重的节点成为簇头; 在簇的建立阶段,通过簇大小的决定阈值和簇头的更新机制来均衡簇头的能量负载,防止簇头节点过早死亡。通过网络生命周期和网络能量消耗对提出算法的有效性进行验证,并与算法EDDIE、M-TRAC、DDC和EELBC进行比较,结果显示DCWSN算法的节点存活率为37.7%,高于对比算法,且能量效率也高于对比算法。实验结果表明,DCWSN算法对节点负载分配具有良好的均衡性,有效控制了节点负载过量的问题,提高了节点的能量效率。

关键词：分布式,层次化结构,非均衡聚类,负载均衡,无线传感器网络

基金资助：国家自然科学基金资助项目(61071193;60772102)。