LEACH路由协议的改进

在初始化阶 段， 首是通过下面 的机 制产生 的。传 感器 群
节 点 生 成 ０ １ 间 的 随 机 数 ， 果 大 于 阈 值 Ｔ 则 选 该 节 点 ，之 如 ， 为 群 首 。Ｔ 的 计 算 方 法 如 下 ：
由协议 。在 分层路 由协议 中， 首选 择的合理性很 大程度上 群
决 定 网络 的 功 耗 ， 络 的 生 命 周 期 的 长 短 。 目前 分 层 路 由协 网
பைடு நூலகம்
在 Ｌ ＡＣ 中， Ｅ Ｈ 各个节点 自组织成 为群 ， 每个群 内有一个
群 首 。所 有 非 群 首 节 点 将 自己 的 数 据 发 送 给 群 首 ； 首 节 点 群
束 。无线传感器 网络在实 际应 用中传感器节 点需要量大 ， 要 求单价 便宜 ， 以一般体积 微小 ， 常携 带的能量 十分 有限 所 通 的电池 。 而且无线传感器 网络节 点往 往被 部署在偏远地区或
络 【 ｌ 】 口
步 提 高传 感 器 网络 的 生 命 周 期 。
２ Ｌ ＡＣ 协 议 ． Ｅ Ｈ ２ １ 协 议 的基 本 原理 ．
无 线 传 感 器 网络 在 军 用 和 民用 方 面 具 有 极 高 的 使 用 价 值 ， 以在 大 范 围 内用 于 收 集 、 理 、 可 处 监测 和 发 布 极 其 复 杂 的 环 境 数 据 ，但 在 现 实 使 用 过 程 中存 在 着 一 些 不 可 避 免 的 约
环 境 恶 劣 的危 险 区域 。因此 ， 何 在 不 影 响 功 能 的前 提 下 ， 如 尽 可 能地 延 长 网 络 的 生 命 时 间 成 为 无 线 传 感 器 网络 软 硬 件 设
接 受所有分群节 点发送来的数据 ，然 后对数据进行 处理 ， 最 后 将数据发送给 远端的基站 ， 由分析 可知群首消耗 的能量 多
首 的节 点。由于经过 Ｎ ｋ个循环 后 ， 有节点都有 一次机会 ／ 所
成 为群 首 ， 随 后 的循 环 中全 部 符合 群 首 的 条 件 。 在
２ ２ Ｌ ＡＣ ． Ｅ Ｈ优 缺 点 分 析
由 Ｌ Ａ Ｈ协议 的运行过程 可 以知道，群首 自适应地 随 Ｅ Ｃ 机选取 ， 每个 节点机会相等 ， 在不 同的轮中 ， 由不 同的节点去 充 当群 首 ，把 网络 的负载基本均匀地 分布在整个 网络 中， 把
节 点 轮 流 的 成 为 群 首 ， 样 避 免 网络 中 因 群 首 能 量 消 耗 过 快 这
而死亡 。
计 的核心 问题 ， 也是 当前 国内外研 究机 构关注的焦点 问题Ｉ ２ Ｊ 。 目前 ，基 于节 能的策 略的考 虑 已经 出现各种 各样 的协
议 。按 照 网络 的 拓 扑 结 构 ， 以分 为 平 面 路 由协 议 和 分 层 路 可
定 自己是否当选为群首 。 无线传感器 网络 中基于分层 的典型
层 次型路 由算法 有： Ｅ Ｈｐ Ｈ Ｅ ４ Ｔ Ｅ ￣ 。Ｔ Ｅ Ｌ ＡＣ ］ Ｅ Ｄｔ Ｅ Ｎｔ 、 １ 、 等 Ｅ Ｎ和
Ｌ ＡＣ 的 实现 机 理 非 常 相 似 ， 是 前 者 是 响 应 型 的 ， 后 者 Ｅ Ｈ 只 而 是 主 动 型 。 动 型 传 感 器 网 络 会 持 续 不 问 断地 监 测 周 围 的物 主 质 现 象 ， 以恒 定 速 率 发 送 监 测 数 据 ： 响 应 型 传 感 器 网络 并 而 只 是 在 被 观 测 变 量 发 生突 变 时 才进 行 数 据 传 送 。
无 线 传 感 器 网 络 （ Ｎ， ｉ ｌ ｓ ｅｓｒ ｔ ｒ） 微 机 ＷＳ Ｗ ｒ ｅ ｎｏ Ｎｅ ｋ是 ｅｓＳ ｗｏ 电系 统 （ ＭＳ 、 上 系 统 （ｏ ）计 算 机 技 术 、 络 技 术 、 ＭＥ ）片 ｓ ｃ、 网 嵌
算 法的改进 ，在选取群首 的时候 ， 了考虑节 点轮流成 为群 除
首 的 问 题 ， 虑 节 点 的剩 余 能 量 ， 时 考 虑 节 点 的 密 度 ， 得 考 同 使 分 布 密 度 越 大 、 余 能 量越 高 的 节 点较 其 它 节 点 成 为 群 首 的 剩 可 能性 更 高 。 ２仿 真 实验 表 明 ， 算 法 能 比 Ｌ ＡＣ 算 法 更 ＮＳ 新 Ｅ Ｈ 有 效 地 降低 网 络 的 能 量 消 耗 ， 衡 网络 能 耗 水 平 ， 而 可 进 均 从
议 中的群首选择算法主要集 中式和分布 式两种基 本算法。 集 中式群 首选择 算法要求基 站获得传感器 网络全局信 息， 然后 由基站 选取群首 ， 再广播 当选群首的节点 Ｉ 。分布式群首选 Ｉ ） 择 算法 则是 由每个节 点独立运行群 首选 择算法 ， 然后 自行 决
一｛币 【 ｌ ＿
一
入式系统 、 通信技术 、 微机 电技 术、 分布 式信息处理技术 和传 感器技 术等多种 领域 技术于 一体 的新型获 取和处 理信 息的 传感 网络 ， 并随着这 些技术 的飞 速发展 和 日益 成熟 ， 出现 了 更小、 更廉 价、 更低 能量、 更灵活 的嵌入式 系统 的并具有 感知 能力 、 计算 能力 、 无线 通信 能力和控 制功 能的无线 传感器 网
：
’Ｇ ＝ ｉ （ Ｉ ）
， Ｇ（ ： ｉ） ｔ
（） ２ ＿ １
０
Ｎ 为 网络 中节 点总数 ， ｋ为群首 的数 量 ， ） ｉ Ｇ（ 为 节点时 ｔ
刻 在 近 几 个 轮 中（ （ ） 为群 首 的 标 志 函 数 ， ｒ Ｎ ） ① 作 由分 析 可 知 只 有 满 足 节 点 最 近 不 是 群 首 ， 能 量 多 于 最 近 刚 刚 担 任 过 群 其
于 非 群 首 节 点 。假 如 群 首 节 点 固 定 然 后 一 直 不 变 ， 么 群 首 那
节 点将 很快消耗掉 自己的能量 。 首节 点一旦把 自己的能量 群
消 耗 掉 ， 停 止 工 作 ， 么 其 群 内所 有 节 点 也 会 和 整 个 网 络 就 那
失去通信 。 因此 Ｌ ＡＣ Ｅ Ｈ采用群首位置随机轮换机制 ， 让各个