赵成林,毛 松,谭 虎

(北京邮电大学无线网络实验室,北京100876)

0 引言

无线传感器网络是近年来综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术等多学科的研究成果迅速发展的一门技术,在工业、农业、军事、环境、医疗、家用、保健和交通等领域具有广阔的应用前景。

无线传感器网络节点能量的有限性使高能效路由协议的研究成为无线传感器网络研究热点之一。无线传感器网络的路由协议按照拓扑结构可分为平面型和层次型2类。平面型路由需要维护动态变化的路由表,维护相对困难且扩展性差。而层次型路由控制信息较少,可扩展性好,适合大规模的无线传感器网络。LEACH协议[1]是一种典型的基于簇结构的层次路由协议,得到了非常广泛的应用,其成簇思想也在很多后期发展的协议中得到应用,如TEEN协议[2]、PEGASIS协议[3]和HEED协议[4]等。

1 LEACH协议及性能分析

LEACH协议将WSN中的节点分为簇首节点和普通节点,普通节点采集数据后发送到簇首节点,簇首节点进行数据的融合后再发送到汇聚节点(基站)。一般来讲,簇首节点的能量消耗要大于普通节点的能量消耗。在LEACH算法中定义了“轮”的概念,每一轮包括簇的建立和稳定的数据传输2个阶段,每个节点通过周期性轮转都有可能成为簇首,因此均衡了网络节点的能量负载。

在簇的建立阶段,每个节点自动生成一个0～1间的随机数RandomNumber,若RandomNumber小于某门限值T(n),则此节点在本轮中被选为簇首。

式中,p为网络中簇首节点占总节点数的百分比;r为已完成的轮数;G为在最后rmod(1/p)轮中还没有当选簇首的节点集合。……