面向移动无线传感器网络的具有本地移动性和全局位置感知特性的稳定聚类与基于图的有界连接修复路由

《IEEE Internet of Things Journal》：Local Mobility and Global Position Aware Stabilized Clustering and Graph-Based Routing with Bounded Connectivity Repair for Mobile Wireless Sensor Networks

　　

摘要：

在移动无线传感器网络（MWSNs）中，节点移动性和严格的能量约束使得维持稳定的簇和低控制开销的可靠多跳路由变得困难。本文提出了一种本地移动性与全局位置感知（LMGPA）的聚类与基于图的路由方案，这是一种两层框架，结合了稳定的本地簇头（CH）形成、受限的基站（BS）辅助连通性修复以及加权簇头间转发。本地簇头选举由移动性调整后的邻居密度、每次成功传输的能效、基于距离变化的链路稳定性和以基站为中心的轨迹位置历史记录来引导。当检测到持续性骨干链断开时，基站利用位置信息提升一定数量的桥接簇头，路由则在加权簇头图上执行，该图会对不稳定的、能效低下的或不必要的桥接中继进行惩罚。基于MATLAB的协议级仿真覆盖了移动性、流量负载、节点密度和部署规模等多个维度，结果表明LMGPA在可靠性—开销—能量之间提供了有利的折中。在默认配置下（N = 200个节点部署于200 × 200 m²区域，E₀ = 0.32 J，v_max = 6 m/s，TPR = 12 packets/round），LMGPA取得了最高的平均分组交付率和最低的协议开销，与代表性元启发式基线方法的平均值相比，协议开销降低约72.3%，分组交付率提升约4.6%。