高岩

摘要：在无线传感器网络中，由于节点间能量消耗不平衡导致网络过早死亡。为了解决这一问题，提出一种基于非均匀分簇的路由协议NCRP。首先，在选举候选簇头的过程中加入节点的能量因子改进阈值公式。其次，在计算簇头竞争半径时加入节点度因子和距离因子。最后，在数据传输节点定义了能耗函数。仿真结果表明，NCRP协议可以均衡网络能耗，延长网络生存时间。

关键词：无线传感器网络;非均匀分簇;路由协议;剩余能量;邻居节点

Abstract： In WSNs， the premature death of the network is caused by the imbalance of energy consumption among nodes. In order to solve this problem， a routing protocol based on non-uniform clustering， NCRP， is proposed. First， the energy factor improvement threshold formula of the node is added in the process of electing candidate cluster heads. Secondly， the node degree factor and distance factor are added when calculating the cluster head competition radius. Finally， the energy consumption function is defined at the data transmission node. The simulation results show that the NCRP protocol can balance the network energy consumption and prolong the network lifetime.

Key words： wireless sensor network; uneven clustering; routing protocol; remaining energy;neighbor node

隨着基于MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）的传感器技术、数字电子技术以及低功耗射频设计的快速发展。无线传感器以价格低廉、功耗较低的特点被广泛应用于城市综合管廊监控、煤矿安全、智慧农业等领域中[1]。由于传感器节点本身受电源存储能力的限制且一般部署于难以二次回收的地方，因此如何有效提高传感器节点的能量利用率成为重要的研究方向。文献[2]提出的LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议通过选举簇头节点成簇，簇内收集处理信息的方式延长了网络的生存时间。但是簇头的选举方式是随机的使得簇头分布不均匀，一些能量较低的节点当选簇头节点反而会加速节点的死亡。基于LEACH协议文献[3]提出的EEUC（Energy-Efficient Uneven Clustering）协议，在分簇过程中赋予节点竞争半径，使靠近Sink节点的竞争半径较小从而实现了网络非均匀分簇。但是，簇头的竞争簇半径只考虑了距离因素，没有考虑节点能量以及邻居节点的数量。

本文针对LEACH、EEUC协议的不足提出了NCRP协议（Non-uniform clustering routing protocol）。在簇头的选举过程中综合考虑节点与Sink节点的距离、节点的剩余能量、节点的邻居节点的数量。……