非均匀分层WSN分簇路由算法ULRA：解决热区问题，延长网络寿命

"一种基于非均匀分层的WSN分簇路由算法 (2011年)，由刘吴霖、朱敏和张志宏在四川大学学报(自然科学版)发表，提出了一种名为ULRA的新算法，旨在解决无线传感器网络（WSN）中的热点问题并延长网络寿命。该算法通过非均匀分层策略，以基站为中心将网络划分为宽度递增的区域，靠近基站的区域簇半径较小，从而实现网络的能量均衡。节点根据剩余能量启动定时器竞争成为簇首，能量越充足的节点更可能成为簇首。簇间数据传输采用多跳路由方式，减少簇首的能量消耗。ULRA算法在仿真中表现出比LEACH和EEUC算法更优秀的网络生命周期延长效果。" 在无线传感器网络中，路由算法是关键的组成部分，用于有效地组织和传输网络中的数据。传统的LEACH（低能量自适应聚类层次协议）算法虽然能有效分担簇内通信负担，但存在热点问题，即某些节点由于频繁通信而快速耗尽能量。EEUC（能量效率聚类算法）改进了这个问题，但仍有不足。 本文提出的ULRA（非均匀分层路由算法）针对这些问题进行优化，它基于基站的位置，将网络空间划分为不同半径的簇，越接近基站的节点簇的覆盖范围更小，这有助于减少远离基站的节点的通信负担，同时使得网络的能量消耗更加均衡。这种分层策略可以防止能量的过早集中消耗，延长了网络的整体生存时间。 在簇首选举过程中，ULRA引入了剩余能量作为关键参数。节点根据自身的剩余能量启动定时器，能量更高的节点有更大几率成为簇首，确保能量充沛的节点有机会参与数据转发，进一步平衡网络能量消耗。簇间的通信不再依赖单跳，而是采用多跳路由，这种方法分散了簇首的负载，减少了单一节点的过度工作，有利于网络寿命的延长。 通过与LEACH和EEUC算法的对比，ULRA在仿真实验中证明了其优越性，有效地解决了WSN的热点问题，提高了网络的生命周期。这一研究成果对于设计更节能、寿命更长的无线传感器网络提供了理论支持和实践指导，具有重要的学术价值和应用前景。