以負載平衡為基礎的階層式無線感測網路分群機制

Efficient Load Balance Clustering Mechanism for Hierarchical Wireless Sensor Networks

近年來由於微機電硬體技術的進步，使得無線感測網路(Wireless Sensor Networks)的應用愈來愈廣泛。但是感測節點因受限於電力及其他計算資源十分有限，過去的學者提出以階層式分群法(Hierarchical Clustering)來減少無線感測網路電力的消耗。透過階層式分群法，可以增加網路的延展性與生存時間，然而這些研究成果仍無法維持網路拓撲之穩定。由於使用階層式分群網路拓樸，各群組中的群組管理者之工作負載較其他感測節點大，為避免群組管理者因負載過重，必須經常更換群組管理者導致網路拓撲不穩定，本研究透過緩啟動(Slow Start)的概念啟動備援管理者(Backup Manager)，透過備援管理者協助群組管理者接管部分工作，以舒緩群組管理者的工作負載並可有效延長群組管理者的生存時間。此外，當群組管理者的能力已無法負荷群組內的工作，可先透過備援管理者主動換手，避免因群組管理者無法提供服務導致網路產生不穩定的狀態。因此，透過本研究中所提出以負載平衡為考量的群組拓撲建置的機制，簡稱LBCM (Load Balance Clustering Mechanism)，可達成下列目標：(1)提供一個穩定的分群與群組管理者選派機制建構階層式分群無線感測網路架構；(2)群組管理者的工作負載得以平衡並減少群組管理者的電力消耗；(3)提高整體網路的穩定與效能；以及(4)延長整體網路的存活時間。