无线传感器网络LEACH协议的改进

牛建兵，刘广钟

（上海海事大学 信息工程学院，上海 201306）

0 引言

无线传感器网络 （Wireless Sensor Network，WSN）是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点通过无线通信方式连接形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者[1]。WSN不需要固定的网络支持，具有快速展开、抗毁性强等特点，可广泛应用于军事侦察、环境监测、医疗监护和其他商业领域[1]。

在WSN体系结构中，网络层的路由技术对WSN性能的好坏有重要影响。随着国内外对WSN的研究，许多路由协议被提了出来，从网络拓扑结构可以分为两类：平面路由协议和分簇路由协议。在WSN的实际应用中，由于通信损耗能量与传送的数据量和到达目标的距离平方成正比，因此采用基于分簇的路由协议相对平面路由协议具有更好的适应性和节能性[2]。

本文提出的路由协议是基于最经典的分簇路由协议 LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）提出的，协议中簇首的选择分为奇数和偶数轮。奇数轮簇首选择中引入节点能量等参数，避免低能量的节点成为簇首。簇首确定后，簇首广播自己为簇首的消息，其他节点根据接收到的信号强度加入不同的簇。在偶数轮簇首的选择时，网络不再大规模地动态生成簇，只是选择上一轮中簇内节点能量最大的节点作为本轮的簇首节点，簇首节点选择后，通过广播通知其簇内节点自己成为簇首节点。通过能量参数的引入使得簇首选择避免了低能量节点成为簇首节点，而且引入奇数和偶数轮降低了簇的生成开销，有效节省了网络的能量，延长了网络的生命周期。……