leach协议的簇头多跳_leach_m_改进算法

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1、LEACH协议的簇头多跳（LEACH-M）改进算法摘要：节能高效的实现路由转发是路由设计的一个关键点。总结了目前已有的无线传感器网络的传输路由模式，发现早先提出的LEACH协议虽是无线传感网中的低功耗自适应分层路由算法，但会造成簇头节点负载过重。成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术。提出的是基于LEACH算法的多跳路由改进算法，并在考虑簇头最优个数的选择下，通过采用簇头之间的多跳算法达到减少能量消耗、延长传感网的寿命的目的。实验表明此方法有效。关键词：低功耗自适应分簇聚类路由（LEACH）协议；簇头；轮；LEA

2、CH协议的簇头多跳算法DOI：10.3778/j.issn.1002-8331.2009.34.033文章编号：1002－8331（2009）34-0107-03文献标识码：A中图分类号：TP3931引言无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN）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，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些数据进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。传感器网络在环境与军事监控、地震与气候预测、

3、地下、深水以及外层空间探索、生物医疗健康、空间探索等许多方面都有广泛的应用前景，是目前国际科学研究的热点。传感器网络相对于传统网络具有以下特性：（1）节点分布极其稠密且数目很大，每个节点均维护全局信息是不可能的；（2）节点的能量、存储空间及计算能力等资源非常有限，而且各种资源无法补充；（3）网络内节点大部分是静止的，而且恶劣的工作环境使得节点失效的概率很高。因此，传统上有线网络中基于链路状态或距离向量的路由算法以及AdHoc网络中的常用的DSDV，AODV等路由算法由于几乎没有考虑节点失效的问题因而并不适合于传感器网络，必

4、须针对其特性研究新的路由算法，由于传感器节点通常由电池供电，高效使用有限的电池资源，尽量延长节点的生命周期是任何路由协议的首要考虑因素，尤其是对节省节点能源损耗的路由算法研究就显得更为重要。2无线传感器网络的路由2.1路由算法的进展针对WSN的特点与通信需求，网络层需要解决通过局部信息来决策并优化全局行为（路由生成与路由选择）的问题。为此，国内外科研人员设计了多种路由协议。目前已有的路由种类很多，有基于能量的路由、基于协商的路由、进行分层和查询的路由等等。从网络拓扑结构的角度可分为两类：平面路由协议和分层路由协议，如图1[

5、1]所示。平面路由协议中，节点间地位平等，通过局部操作和反馈信息来生成路由。平面路由的优点是简单、易扩展，但平面路由协议需要维持路由表，在大规模网络中，这样的路由表维持需要消耗大量的存储空间，同时发送信息中所包含的路由信息也会引起通信负担的加重，缺乏对通信资源的优化管理，对网络动态变化的反应速度较慢。典型的平面路由算法有：SPIN（SensorProtocolforInformationviaNegotiation）、DD（DirectedDiffusion）、HREEMR、SAR（Sequen－tialAssignmen

6、tRouting）、SMENCE等。其中，SPIN[2]和DD[3]是以数据为中心路由协议的典型代表。与平面结构对应的是层次结构。典型分层网络一般以簇的形式存在，LEACH（LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy）[4]是第一个基于多簇结构的集群路由协议，它的成簇方法贯穿于其后提出的很多层次路由协议中，如TEEN（ThresholdsensitiveEnergyEfficientsensorNetworkproto-col）、PEGASIS（Power-EfficientGathering

7、inSensorInfor-mationSystem）等。但是，分层网络中的群头节点（以分簇网络中的簇头为典型）是瓶颈，如果群内节点数量众多，簇头能量又是有限的，那么很容易很快耗光群头节点的能量。2.2LEACH协议LEACH算法建立在所有节点都是平等且无线电信号在各个方向上能耗相同的假设上。在LEACH算法中，节点自组织成不同的簇，每个簇只有一个簇头。所有非簇头节点将自己的数据发给所属簇的簇头节点，为减少冗余数据的传输，簇头节点在数据融合后将数据发送给远方的接收器。这样，每个非簇头节点都只需要知道自己所属簇的簇头信息即可

8、；簇头也只需要维持很小的路由表。在实际使用中，还可以根据需要建立更多层次。在LEACH算法中，为了避免簇头能量消耗过快，每个节点须轮流担任簇头。因此LEACH算法的实现分成一个个回合，每个回合又可分成簇形成阶段和簇稳定阶段。为了减少分簇带来的额外能耗，簇稳定阶段远远长于簇形成阶段。在簇形成阶段，每个传感