糜 昊

(山西师范大学 物理与信息工程学院，山西 临汾 041004)

0 引 言

许多廉价的微传感器节点被放置在指定的监控区域，通过无线通信以多跳的方式自发地形成无线传感器网络(WSN)[1]。作为一个新平台，WSN被广泛应用于数据传输、采集和处理[2]。能够实时监测和收集指定区域内被监测对象的各种数据信息，如温度、湿度、声音、压力、物体位置或化学浓度等，然后对收集的信息进行处理并传送至基站(BS)[3]。这可实现对传感器节点的实时检测、跟踪和遥控。由于硬件和物联网的发展[4]以及监测区域存在不确定性，WSN会应用于环境传感、军事监视、国土防御和其它特殊情况[5]。通常，由传感器节点配置的电池能量有限，不能充电或更换[6]，而能耗又决定了网络的寿命和价值。因此，在设计路由协议时，必须非常注意能耗问题。

LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种流行的分簇路由协议，该协议周期性地执行集群的建立阶段和数据的传输阶段，并且一个循环可以用轮的概念来描述[7]。在集群的建立阶段，每个节点随机生成一个介于0～1之间的数字，如果生成的随机数小于阈值T(n)，其幸运地会成为簇头，并广播其为簇头的消息[8]。阈值T(n)定义，式(1)如下：

(1)

其中，p是成为簇头的预期概率；r是当前轮；r*mod(1/p)表示这轮中选为簇头的节点数；G是最近1/p轮中未选为簇头的节点集[9]。

在接收到消息后，其它节点选择加入离其最近的集群并成为集群内的成员。该协议随机选举簇头，并不断循环集群重建过程。同一轮中的传感器节点不允许重复被选举，并且所有节点成为簇头的可能性相同。……