圆形无线传感器网络分环多跳均匀分簇协议CBMBC的能量效率与NS2仿真

"王春梅．一种新的分环多跳均匀分簇协议分析及NS2仿真［J］．四川兵工学报，２０１５（７）：１０４－１０８．" 本文主要探讨了一种应用于圆形无线传感器网络（WSN）的新颖分环多跳均匀分簇协议——CBMBC（Circle-based Multi-hop Balanced Clustering）。该协议旨在解决WSN中能源效率和网络寿命的问题，特别关注于簇头的选择和网络的层次结构。 在无线传感器网络中，簇头的选择和通信策略对网络性能有着重要影响。传统的均匀分簇方法可能导致簇头的能源消耗过快，从而缩短网络寿命。CBMBC协议引入了簇头的异构特性，即不同环中的簇头具有不同的职责和能量消耗，这使得簇头的能量消耗更为均衡，从而有效地提高了整体网络的能效。 协议的理论分析证明了CBMBC相比于簇头同构的情况，可以更有效地节省能量。这是因为簇头异构策略减少了频繁通信的簇头数量，使得能量消耗集中在较少的、更具能力的节点上，这些节点通常位于网络的中心位置，具有更好的覆盖范围和更强的处理能力。 NS2是一种广泛使用的网络仿真工具，用于验证和评估各种网络协议和算法的性能。文中利用NS2进行了仿真实验，以验证CBMBC协议的效果。实验结果显示，将网络划分为三层环形结构比两层环形结构可以显著延长网络的生存时间。这是因为多层结构允许更精细的负载平衡和更高效的路由选择。然而，这样的优势也伴随着计算复杂度的增加，因为更多的簇头需要进行协调和通信。 此外，仿真还考虑了其他因素，如节点分布的均匀性、通信距离、数据传输速率等，以全面评估协议在不同条件下的性能。这些实验结果为优化WSN的能效和网络生命周期提供了理论依据，并为实际应用中的WSN设计提供了有价值的参考。 CBMBC协议通过其独特的簇头异构策略和多环结构，成功地解决了WSN中的能量效率问题，延长了网络寿命，尽管这可能会增加计算复杂度。这种协议对于设计更加智能和可持续的WSN系统具有重要的实践意义，特别是在环境监测、军事应用和物联网等领域。