摘 要：LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一種經典的WSN 路由協議,得到了廣泛的認可。本文基于LEACH 算法提出了一個新的路由協議，綜合考慮候選節點的剩余能量和簇首節點的分布位置以及簇首節點的個數，從而有效地降低了低能量與位置不佳的節點被選為簇首的可能性，進一步保證了網絡節點能量負載的平衡性。仿真結果表明，該算法能有效的平衡節點的能量消耗分布，延長節點與網絡的壽命。 關鍵詞：無線傳感器網絡；LEACH 協議；能量有效性；負載平衡 1．引言 無線傳感器網絡是由大量無處不在的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節點構成的自組織（Ad-hoc）分布式網絡系統, 是能根據環境自主完成指定任務的“智能”系統。它以“數據為中心”, 具有有限的計算能力、有限的存儲能力、有限的無線通信能力和有限的電源供應能力, 如何在這樣有限的資源環境下獲取盡可能多的、有效的感知對象的特征信息, 并傳輸到用戶節點進行處理, 是目前研究的重點問題, 這些問題都可以歸結為傳感器網絡的路由問題，即要有一個好的路由協議以盡量降低能耗、延長網絡生存時間。 無線傳感器網絡的路由協議可以分成平面路由協議和分層路由協議兩種。由于平面路由協議需要維持較大的路由表, 占據較多的存儲空間, 因而并不適合在大規模網絡中采用分層路由算法可以在一定程度上解決這個問題。LEACH 算法是比較成熟經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, 并針對其不足進行了改進。 2．LEACH 路由算法 2.1 算法描述 LEACH 是MIT 的Chandrakasan 等人為無線傳感網設計的低功耗自適應分層路由算法。它的基本思想是以循環的方式隨機選擇簇首節點，將整個網絡的能量負載平均分配到每個傳感器節點中，從而達到降低網絡能源消耗、提高網絡整體生存時間的目的。LEACH 在運行過程中不斷地循環執行簇的重構過程。每個簇重構過程可以用“輪（round）”的概念來描述。每個輪可以分成兩個階段：簇的建立階段和傳輸數據的穩定階段。為了節省資源開銷，穩定階段的持續時間要大于建立階段的持續時間。 簇首節點的選擇依據網絡中所需要的簇首節點總數和迄今為止每個節點已成為簇首的次數來決定。具體的選擇辦法是：每個傳感器節點選擇0—1 之間的一個值，如果選定的值小于某個閾值T（n），那么這個節點成為簇首節點。閾值T（n）計算如下：

無線傳感器網絡LEACH 協議的研究與改進全文下載