现代电子技术
Modern Electronics Technique
2018年9月1日第41卷第17期
Sep.2018Vol.41No.17
0引言
无线传感器网络（WSN ）是一种将传感测控技术、通信技术、嵌入式技术有机整合形成的一个新式协同系统[1]。它由大量的传感器节点组成，通常用来检测一个区域的环境参数，并将收集到的数据发送给基站。由于其高超的低功耗数字电路工艺以及实现了无线传输，无线传感器网络常常应用于军事方面、目标跟踪、环境检测等[2]。但由于电池能量有限且不易补充，网络面临着生存时间较短的问题，所以节能成了无线传感网设计的主要目标[3]。2000年，MIT 学者Heinzelman 等人提出了LEACH ，
这是第一个低功耗、自适应分簇路由算法，为后人的研
究奠定了基础[4]。LEACH 算法中，将整个网络分为几个簇，一个簇里选一个簇首，用来接收簇内其他节点发来的信息并转发给基站。这样可以使更多的节点处于低功耗模式，从而节省能量，提高整个网络的生命周期。但LEACH 算法也存在簇首分配不均等问题。
本文提出一种对LEACH 的改进算法，根据智能家居的实际应用，将网络分为几个区域，每个区域有且仅有一个簇首，并且簇首的选举考虑节点的剩余能量。改进后的算法无论是从网络拓扑结构还是簇首的选举上都有所提高，延长了网络的生命周期。
1
LEACH 算法
1.1
簇的建立
LEACH 协议是无线传感器网络中应用较广泛的一种
层次路由协议[5]，其工作过程分为初始化阶段和稳定阶段两部分。初始化阶段完成簇的建立，稳定阶段完成数据的传输。
针对智能家居应用中的LEACH 协议改进
王改云，胡方舟
（桂林电子科技大学，广西桂林
541004）
摘
要：针对智能家居应用中的结构特点，在LEACH 协议的基础上做出改进，并提出JC?LEACH 算法。该算法分区成
簇，将网络空间分为几个小区域，根据节点的坐标位置成簇，每个簇群里有且仅有一个簇首；在簇首选举上将节点剩余能量最多的节点设置为新的簇首，防止能量不足的节点成为簇首。有效改善了传统LEACH 协议在智能家居应用中簇首分配不均，节点能耗不均的问题。通过Matlab 仿真实验可以看出，该算法改善了节点能耗，有效提高了整个网络的生命周期。最终通过在智能家居实验箱上的实验，更进一步说明该算法的可行性与实用性。
关键词：智能家居；无线传感器网络；LEACH 协议；分区成簇；低功耗路由算法；网络寿命中图分类号：TN915?34
文献标识码：A
文章编号：1004?373X （2018）17?0011?04
Improvement of LEACH protocol in smart home application
WANG Gaiyun ，HU Fangzhou
（Guilin University of Electronic Technology ，Guilin 541004，China ）
Abstract ：On the basis of LEACH protocol ，the structure features of smart house in practical application are improved and the JC?LEACH algorithm is proposed.The algorithm based on subarea cluster divides the network space into several small areas ，establishes the cluster according to the nodes coordinate ，and makes each cluster have only one cluster head.The node with maximum residual energy is set as the new cluster head for cluster head election to avoid that the node with insufficient energy is selected as the cluster head.The algorithm can efficiently improve the asymmetrical distribution of cluster heads and energy consumption asymmetry of nodes in smart home application of the traditional LEACH protocol.The experiment results of Matlab simulation show that the JC ?LEACH algorithm improves the energy consumption of nodes ，and prolongs the entire network life
effectively.The feasibility and practicability of the algorithm are further illustrated with the experiment of smart home experimental box.Keywords ：smart home ；wireless sensor network ；LEACH protocol ；subarea cluster ；low ?power consumption
routing algorithm ；network lifetime
收稿日期：2017?10?11
修回日期：2018?12?28
基金项目：广西自然科学基金项目（2015GXNSFAA139299）Project Supported by Guangxi Natural Science Foundation
（2015GXNSFAA139299）
DOI ：10.16652/j.issn.1004?373x.2018.17.003
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万方数据