一种地下无线磁感应传感网络的分簇路由算法

发布时间：2021-04-15 22:25

　　在地下环境中磁感应通信技术充满前景。但磁感应传感网络在地下环境中因为路径损耗的特性导致能耗过高系统性能不稳定。本文针对这个问题,提出了一个基于改进型LEACH算法的分簇路由算法,结合节点的能量与能耗距离综合考虑通信方式。通过仿真分析、理论推导、实验对比得出,该算法对于地下无线磁感应传感网络的性能有一定的提升作用。 

【文章来源】：广播电视网络. 2020,27(08)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

二维无线多节点通信系统

图1 二维无线多节点通信系统将MI通信系统与电磁波通信系统在地下环境中的路径损耗进行比较，使用MATLAB平台仿真，地下介质中的磁导率μ=4π×10-7[H/m],at=ar=0.01[m],Nt=Nr=10，结果如图4所示。由图4中可以看出对于电磁波通信传输介质的变化对于路径损耗的影响较大，这是因为α和β两个参数主要由环境介质的成分决定[9]，当土壤中含水量增大时，路径损耗也随着增大，而MI信号则基本不受环境介质的影响，所以MI信号更适合用于地下无线传感网络。

在地下无线磁感应传感网络中，首先节点的能量是有限的，要对深埋在地下的节点进行充电相当麻烦，所以整个系统的能耗问题是我们首要考虑的。其次，MI通信是通过准静态场耦合进行，虽然在磁场的有效范围内信号衰落较小，但超出一个特定的距离后MI信号会剧烈衰减，如果将传感器节点分簇，让簇中的节点先将信息传输到较近的簇头，再由簇头把信息传输给基站将会大大减少，因为路径损耗造成的系统能耗。因此，本文提出了一个综合考虑传感器节点剩余能量和能耗距离的改进型LEACH路由算法。标准的LEACH算法如图5中的公式（4）所示。其中，n表示节点的编号，p表示簇头数占总节点数的概率，r表示当前地下无线网络工作的轮数。在基于LEACH算法的地下无线磁感应传感系统工作的过程中，节点首先生成一个随机数，如果这个随机数小于T(n），那么就表示节点被选为簇头。在系统工作的周期中，一旦节点被选为簇头后，就要向整个无线网络广播信息，被划分到相应簇的节点加入到簇中并向簇头发送信息，完成整个簇的建立[8]。


本文编号：3140194