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传感器与微系统（Transducer and Microsystem Technologies）
2019年第38卷第1期
DOI:10.13873/J.10009787 (2019)01-004404
SNS
孙佳，李强，鲁道刚
（西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010）
摘要：针对LEACH协议成簇规模不合理、网络能耗不均衡的缺点，成簇阶段在LEACH协议的基础上，密度判决因子来改进选举候选簇头的阔值计算公式。候选簇头以一种改进的动态竞争半径来竞选成为真正的簇头。数据传输阶段综合考虑簇头剩余能量、链路代价和数据传输方向3个因素选择下一跳路由，
仿真实验结果表明：改进后的算法体现出较好的自适应性，能有效均衡网络能耗、延长网络生命周期。关键词：无线传感器网络；LEACH协议；非均匀分簇；动态竞争半径；能耗均衡
中图分类号：TP393
文献标识码：A
文章编号：1000-9787(2019)01-0044-04
Uneven clustering routing protocol based on dynamic competition
radius for wsNs SUN Jia，LIQiang，LUDaogang
( School of Information Engineering,Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010, China) Abstract: Aiming at the disadvantages of unreasonable clustering size of LEACH protocol and unhalanced network energy consumption, on the basis of LEACH protocol, the threshold calculation formula for the candidate cluster heads is improved by introducing the cluster head energy decision factor based on average ideal cluster radius ,the" hot zone" correlation decision factor, the intra-cluster compactness decision factor and the node density decision factor in the clustering stage. The candidate cluster heads are selected to become true cluster heads with an improved dynamic competitive radius. The next hop routing is selected in data transmission phase,three factors of cluster head residual energy, link cost and data transmission direction are considered. The simulation results show that the improved algorithm shows good adaptability,it can effectively balance network energy consumption and prolong network life cycle.
Keywords : wireless sensor networks( WSNs) ; LEACH protocol; uneven clustering; dynamic competition radius ; energy consumption balance
0引言
无线传感器网络（wirelesssensornetworks，WSNs）由多个单跳或者多跳通信的传感器节点组成[1.2]。Heinzelman WR等人提出一种经典的LEACH[3,4I协议，实现了网络分层控制的效果，但该协议存在簇头数目随机产生，簇头分布不均匀等缺点。因此国内外学者对分簇路由协议进行了很多改进。李成法等人[3]提出通过竞争半径来形成非均勾分簇结构的EEUC算法，该算法能有效解决“热区"问题。文献6引入虚拟单元格划分节点位置以调整节点发射功率，并动态优化簇头的数量，节省了节点的通信能耗，但该算法在选举簇头时只考虑了节点的能量信息，无法有效解决网络"热区"问题。文献[7]提出基于K-means和模糊综
收稿日期：2017-04-04
*基金项目：四川省科技计划资助项目（2018GZ0095）
合评价方法相结合的分算法，能有效延长网络生命周期，但算法计算量也随之增大。文献[8]提出一种基于布谷鸟搜索（cuckoo search，CS）优化的双簇头分路由算法，但群体智能算法需要选代，算法复杂度过高，不适用于真实网络。黄利晓()通过加人间距因子、剩余能量因子和节点密度因子来选举族头：
为了既能解决“热区”问题、延长网络生命周期，又不会增大算法复杂度，本文在LEACH协议基础上提出一种基于动态竞争半径的非均勾分簇路由协议。该算法在成簇阶段通过引人基于平均理想簇半径的簇首能量判决因子、“热区"关联判决因子、簇内紧凌性判决因子和节点密度判决因子来改进选举候选簇头的阔值计算公式，并结合网络