韩红芳 孙守昌 邹凌

(常州大学信息科学与工程学院，江苏 常州 213016)

0 引言

无线传感器网络通常由大量随机分布的、用电池供电的传感器节点组成。这些节点在无人监管的模式下工作。由于节点在布洒之后不方便进行电池更换，因此，网络的工作能力受到电池电量的严重限制。如何节省能量并延长网络生命周期是设计更优算法的目标和准则［1］。

低能量自适应分簇路由协议(low energy adaptive clustering hierarchy，LEACH)［2］是较早提出的、较成熟且常用的一种基于簇结构的层次型的传感器网络路由协议。LEACH算法簇首位置的轮换算法将远距离通信的负载轮流分配给网络节点，以延长整个系统的生存时间。节点轮流担任簇首，均衡了网络的能耗。由于簇首在当选时没有考虑节点的能量高低，若节点在能量很低的情况下仍要担当簇首，就会加速其死亡。本文通过对LEACH协议的研究，采用修改门限值和优化簇首个数的方法，对其负载能量不均衡的问题作出改进。

1 经典LEACH协议分析

1.1 算法描述

LEACH协议定义了“轮”的概念，每一轮由簇的建立和稳定状态阶段组成。在簇建立的阶段，首批簇的选取是随机的。对于一个节点，其在0～1之间选取一个随机数，若该数字小于一个门限值T(n)，则节点n就成为本轮的簇首节点。门限T(n)定义如下:

式中:P为网络中簇首节点占总节点数目的百分比;r为当前的轮数;G为在前1/P轮中没有担当过簇首节点的节点集合;mod为求模运算符号。

在选定簇首节点后，向周围广播自己成为簇首的信息(advertisement，ADV)，非簇首节点根据接收到的信号强度来决定从属的簇类。……