摘 要：LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一種經(jīng)典的WSN 路由協(xié)議,得到了廣泛的認(rèn)可。本文基于LEACH 算法提出了一個(gè)新的路由協(xié)議，綜合考慮候選節(jié)點(diǎn)的剩余能量和簇首節(jié)點(diǎn)的分布位置以及簇首節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，從而有效地降低了低能量與位置不佳的節(jié)點(diǎn)被選為簇首的可能性，進(jìn)一步保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量負(fù)載的平衡性。仿真結(jié)果表明，該算法能有效的平衡節(jié)點(diǎn)的能量消耗分布，延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)的壽命。 關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；LEACH 協(xié)議；能量有效性；負(fù)載平衡 1．引言 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量無(wú)處不在的、具有無(wú)線通信與計(jì)算能力的微小傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的自組織（Ad-hoc）分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng), 是能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的“智能”系統(tǒng)。它以“數(shù)據(jù)為中心”, 具有有限的計(jì)算能力、有限的存儲(chǔ)能力、有限的無(wú)線通信能力和有限的電源供應(yīng)能力, 如何在這樣有限的資源環(huán)境下獲取盡可能多的、有效的感知對(duì)象的特征信息, 并傳輸?shù)接脩艄?jié)點(diǎn)進(jìn)行處理, 是目前研究的重點(diǎn)問題, 這些問題都可以歸結(jié)為傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由問題，即要有一個(gè)好的路由協(xié)議以盡量降低能耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議可以分成平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議兩種。由于平面路由協(xié)議需要維持較大的路由表, 占據(jù)較多的存儲(chǔ)空間, 因而并不適合在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中采用分層路由算法可以在一定程度上解決這個(gè)問題。LEACH 算法是比較成熟經(jīng)典且常用具有代表性的分層路由算法。因此本文主要研究LEACH 算法, 并針對(duì)其不足進(jìn)行了改進(jìn)。 2．LEACH 路由算法 2.1 算法描述 LEACH 是MIT 的Chandrakasan 等人為無(wú)線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)的低功耗自適應(yīng)分層路由算法。它的基本思想是以循環(huán)的方式隨機(jī)選擇簇首節(jié)點(diǎn)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中，從而達(dá)到降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗、提高網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間的目的。LEACH 在運(yùn)行過(guò)程中不斷地循環(huán)執(zhí)行簇的重構(gòu)過(guò)程。每個(gè)簇重構(gòu)過(guò)程可以用“輪（round）”的概念來(lái)描述。每個(gè)輪可以分成兩個(gè)階段：簇的建立階段和傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定階段。為了節(jié)省資源開銷，穩(wěn)定階段的持續(xù)時(shí)間要大于建立階段的持續(xù)時(shí)間。 簇首節(jié)點(diǎn)的選擇依據(jù)網(wǎng)絡(luò)中所需要的簇首節(jié)點(diǎn)總數(shù)和迄今為止每個(gè)節(jié)點(diǎn)已成為簇首的次數(shù)來(lái)決定。具體的選擇辦法是：每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)選擇0—1 之間的一個(gè)值，如果選定的值小于某個(gè)閾值T（n），那么這個(gè)節(jié)點(diǎn)成為簇首節(jié)點(diǎn)。閾值T（n）計(jì)算如下：

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH 協(xié)議的研究與改進(jìn)全文下載