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WSNs中基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议
基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议
摘要：
无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSNs）是将大量的传感器节点通过无线通信进行网络连接和协调工作的一种网络形式。为了提高无线传感器网络的能量效率和网络寿命，研究人员提出了各种路由协议。本文提出了一种基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议。该协议通过动态调整竞争半径来实现节点与基站之间的高效通信，并结合非均匀分簇的方式实现对网络负载的均衡分配。实验结果表明，该协议具有较好的能量效率和网络性能。
关键词：无线传感器网络；路由协议；竞争半径；分簇路由
1.引言
无线传感器网络是由大量分布在监测区域内的无线传感器节点组成的网络系统。WSNs具有自组织、自适应和自愈合的特点，适用于环境监测、智能交通等领域。然而，由于传感器节点的能源有限，如何有效利用能源，延长网络寿命成为无线传感器网络设计中的重要问题。而路由协议作为WSNs中的核心问题之一，直接影响到网络能耗和网络性能。
2.相关工作
目前，已经有许多关于WSNs路由协议的研究。其中，分簇路由协议是一种常见的路由方式，通过将网络节点分为多个簇来实现能量均衡和数据聚合。但是，在均匀分簇路由协议中，节点的能量消耗不平衡问题仍然存在。因此，提出非均匀分簇方式来改善能量消耗不平衡的问题。同时，竞争半径是一种常见的路由参数，可以调节节点与基站之间的通信距离。
3.基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议
本文提出了一种基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议（DynamicCompetitiveRadiusNon-uniformClusteringRoutingProtocol，DCR-NCRP）。该协议的主要思想是通过动态调整竞争半径来实现节点与基站之间的高效通信，并结合非均匀分簇的方式实现对网络负载的均衡分配。
具体实现过程如下：
首先，节点根据其能量水平和距离基站的距离来计算一个竞争半径，用于确定自己是否能够竞选为簇首节点。
其次，根据竞争半径的值，节点将自己分为三个类别：簇首节点、普通节点和边缘节点。
然后，簇首节点会根据自己周围节点的能量等级和距离基站的距离选择最佳的下一跳节点，并将数据传输给下一跳节点。
最后，簇首节点会对其所管辖的节点进行能量管理和数据聚合，并将处理后的数据传输到基站。
4.性能评估
通过在仿真环境下对DCR-NCRP协议进行性能评估，分析协议的能耗和网络性能。实验结果表明，相比于传统的均匀分簇路由协议，DCR-NCRP协议在能量效率和网络寿命方面都有明显的提升。同时，DCR-NCRP协议能够有效降低网络拥塞和延迟。
5.总结与展望
本文提出了一种基于动态竞争半径的非均匀分簇路由协议，通过结合竞争半径和非均匀分簇的方式，实现了WSNs中能量均衡和网络负载平衡的目标。实验结果表明，该协议具有较好的能量效率和网络性能。未来，可以进一步优化协议的参数和算法，提高协议的性能和可扩展性，并将协议应用于更多实际场景中。
参考文献：
[1]HeinzelmanWR,ChandrakasanAP,BalakrishnanH.Energy-efficientcommunicationprotocolforwirelessmicrosensornetworks[J].2000:1-10.
[2]YuF,LuoH,VuranMC,etal.Asurveyofcommunicationprotocolsforwirelesssensornetworks[M]//WirelessSensorNetworks.Springer,NewYork,NY,2004:31-52.
[3]LiuYF,GanzAuraS,StankovicJohnA.Concurrenttransmissionsforconnectedtargetdetectioninwirelesssensornetworks[C]//InternationalConferenceonInformationProcessinginSensorNetworks.2005:270-277.
[4]JiangM,LiuM.Non-uniformrandomlandslidemodelforwirelesssensornetworksimulation[J].JournalofSoftware,2010,5(2):162-169.
[5]ZhangY,LiQ.Non-uniformclusteringalgorithmforwirelesssensornetworks[C]//InternationalConferenceonComputerEngineeringandTechnology.2010:V1-562.
[6]ShiE