15、无线传感器网络中的社区技术：实现动态网络的在线扩展

无线传感器网络中的社区技术：实现动态网络的在线扩展

1. 引言

在无线传感器网络中，为了实现网络的在线扩展，需要解决传感器负载均衡和社区管理的问题。传统的研究大多从静态网络的角度讨论负载均衡问题，且主要集中在簇头选举和传感器负载均衡方面。而我们提出了一种新的技术，用于动态网络的在线扩展，考虑了路由器节点的容量限制以确保及时性。

2. 相关工作

在制造业中，有许多研究致力于提高产品质量。在无线传感器网络领域，许多研究者提出了异构架构，大多采用聚类概念。然而，大多数现有工作没有考虑簇间的负载均衡。部分研究提出了负载均衡的聚类技术，但这些算法大多适用于静态网络的初始化阶段，且网关或强大节点主要用于数据聚合和转发，不参与系统的部分控制。

3. 系统架构

系统架构由大量传感器和少量路由器组成。路由器通常安装在制造工厂的天花板下，形成网状网络；传感器围绕路由器呈单跳星形拓扑排列。路由器形成社区，以共享空闲空间实现生产制造系统的在线扩展。为控制生产过程，执行器与路由器相连，路由器根据本地信息控制执行器。有时，客户端也会通过 PDA 连接到路由器以监控工厂。

网络中的传感器可测量各种物理现象，如温度、湿度、压力等。由于电池电量有限，传感器异步唤醒，且不能直接访问其他传感器。部分传感器是移动的，大多数是固定的。路由器由交流电源供电，始终处于唤醒状态，主要功能包括数据聚合、消息转发、与传感器保持连接、在社区内共享信息以及控制过程等。

每个路由器的传感器负载是指在特定时间连接到该路由器的传感器数量，而其容量是指该路由器能够保持连接的最大传感器数量。容量还包括执行器、客户端和消息转发等的处理负载，为简化起见，本文仅考