靠近基站的候選簇首的競爭半徑應該較小。隨著候選簇首到基站距離的減小，其競爭半徑亦應隨之減小。設候選簇首的競爭半徑的最大取值為R0c。其中，c用于控制取值范圍的參數，在0～1之間取值。候選簇首si確定其競爭半徑Rc的計算公式如下：

式中：dmax是距離基站最大的距離；dmin是距離基站最小的距離；d(si，DS)是簇首si到基站DS的距離。
首輪簇首選舉相對簡單。根據簇首節點比例在網絡中選舉出簇首，在競爭半徑內不允許存在其他簇首，接著競選產生的簇首向全網廣播其競選獲勝的消息CH_ADV_MSG；普通節點選擇簇內通信代價最小(即接收信號強度最大)的簇首，發送加入消息JOIN_CLUSTER_MSG通知該簇首。
3．2 簇首生成樹的建立及數據傳輸
本文采用簇首多跳數據傳輸的方法，如何選舉下一跳簇首節點是本部分要重點闡述的問題。首先引入一個閾值TD_MAX，若簇首到匯聚點的距離小于TD_MAX，則直接與匯聚點進行通信；否則，應該盡量使用多跳路由的方式將數據傳送給匯聚點。
假設d(A，DS)>TD_MAX，則在簇首A的臨近簇首集里計算各個若簇首，帶來的鏈路質量開銷指標Erelay=d2(A，X)+d2(X，DS)。其中，d(A，X)是簇首A到簇首X的距離；d(X，DS)是簇首X到基站距離；d(A，DS)是簇首A到基站的距離。在Erelay值小的簇首節點中選擇剩余能量最大的節點作為中繼轉發的簇首節點，將數據按照簇首生成樹轉發到基站。
3．3 各輪簇首選舉
為了延長網絡的生命周期，應該盡量選擇簇內節點中剩余能量最高的節點為簇首節點，并且讓不同的節點輪轉當選。本部分采用基于剩余能量的簇首簇內輪換的方法進行簇首選舉。其主要思想：簇首在簇內負責收集簇內節點的數據。在節點向簇首發送數據時，在數據位后附加上本節點的剩余能量值位。簇首將數據進行處理轉發后，對各節點的能量進行簡單的排序，因為不用維持所有節點能量的全排序，只需要知道剩余能量比較高的幾個節點，所以采用最大堆的排序方法。在通過數據應答包或者命令包中附加位的方法把這個排序中的前3名節點號及能量值廣播到整個簇內，這樣做就不會增加廣播次數，只是以附帶的方式就可以使整個簇內節點都有本簇內剩余能量較高節點的信息。即使簇首節點突然失效或發生異常，其他的節點可以很快根據能量信息選出新簇首。簇內節點保留的都是最近一次的能量信息，由于傳感器網絡休眠的時同比較長，即使簇首突然失效，信息的變化也不會很大，完全可以根據這次排序來選舉出新的簇首。新簇首選出后，負責完成數據收發處理及能量排序等工作。
通過本算法每次都選出剩余能量最多的節點當選簇首，使簇內信息收集和主干網絡通信更加穩定，并避免了每輪簇首選舉時所有節點相互交換能量信息所需的大量開銷。

4 性能分析
本部分比較各種分簇協議對網絡存活時間的影響。圖3顯示了網絡中存活節點數目的各輪變化情況。從圖中可以看出，無論是第一個節點死亡的時間還是最后一個節點死亡的時間，本文算法均優于其他3種協議。節點死亡時間的跨度可以反映出網絡中節點的能量均衡情況，時間跨度短說明網絡的能量使用高效。本文算法不僅顯著地延長了網絡的生存時間，而且時間跨度也小于其他3種協議，這說明該算法很好地均衡了網絡中所有節點的能量消耗。

通過試驗結果可以看出，本文提出的算法具有如下優點：分簇算法穩定，所生成簇的簇個數不變，能量消耗低，且有效平衡了簇首能量消耗，顯著延長路網絡的生存時間。總之，用網絡的生存時間這一重要指標來衡量，其性能顯著優于其他3種分簇協議。

5 總 結
本文算法在初始化簇結構時，采用非均勻分簇的方法，避免了由于數據沿簇首生成樹多跳傳輸而導致近基站簇首多余能量的消耗，解決了簇首能量不均衡的問題；采用基于剩余能量的簇首簇內選舉的方法，避免了所有節點參與每輪的簇首選舉過程帶來的不必要的能量消耗，保證了剩余能量最多的節點擔任下一任簇首；用簇首建立主干網絡進行數據多跳傳輸，合理選擇下一跳簇首節點，減少了簇頭長距離傳輸數據的能量消耗。