张 浩，赵建平

0 引 言

随着传感器技术、嵌入式计算技术、微电子技术和无线通信技术的日趋成熟，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）[1]应 运 而 生，并广泛应用于军事、环境参数监测与采集、智能家居、温室大棚等领域[2]。无线传感器网络是由数量众多、体积微小、仅电池供电的传感器节点组成，并以自组织方式互相协同工作的分布式感知网络。由于传感器节点能量有限且大多部署在电池不易更换的环境中，因此如何均衡网络能耗、最大程度延长网络生命周期成为首要问题[3]。路由协议作为延长网络生命最有效的方式之一[4]，受到国内外研究人员的广泛关注。研究表明，层次型路由协议相比较于平面路由，解决了其建立、维护路由开销大、信息冗余大、数据传输跳数多、网络规模小的问题。而LEACH[5]协议是层次型路由协议最具代表性的。所以，后续的一系列协议都是对LEACH协议某种程度的改进[6]。

相较于一般的平面多跳路由协议和静态分层算法，LEACH协议可以将网络周期延长15%[7]，但尚存在不足，主要体现在：

①LEACH协议假定所有的节点都可以与汇聚节点直接通信，因此该协议无法在大规模WSN中应用[8]；

②在簇头的竞选阶段没有考虑当选为簇头的节点可能剩余的能量较低，大大缩短了网络的生命周期[9]；

③没有考虑簇头的位置，选出的簇头可能集中在某一个区域，导致一些普通节点周围没有任何簇头节点。

本文针对无线传感器网络LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）算法中簇头随机选取造成网络能耗过快、网络生命周期变短的问题，提出一种基于节点剩余能量和距离基站距离[10]的簇头选取算法（LEACH-ED）。……