LEACH协议成簇机制的研究与改进李芳芳I王靖2(1•兰州工业高等专科学校,甘肃兰州,730050；2.解放军理工大学,江苏南京,210007)摘要：论文结合前人研究的成果，针对特定的网络应用环境，提出对LEACH协议路由算法成簇机制的改进策略，在簇建立阶段，采用分布式成簇算法与集中式成簇算法相结合的成簇方式，以使网络在较低的能耗水平下获得更为合理的簇类划分。仿真结果表明，改进后的路由算法比原LEACH协议路由算法系统整体能耗降低。关键词：无线传感器网络；路由算法；LEACH;S-LEACH学科分类:TP393文献标识码:AImprovementofLEACHProtocolClusteringMechanismsLIFang—fang1WANGJing2(1.LanZhouPolytechnicalCollege,Lanzhou,730050;2.P.L.AUniversityofScienceandTechnology,Nanjing,210007)Abstract：Formerresearchworkhasbeenstudied.LEACHroutingprotocolwaschoosedastheresearchtargetbyanalyzed,andisbroughtforwardaccordingtothespecialkindsofnetworkenvironment.ThepaperproposesaroutingalgorithmoftheLEACHprotocolmechanismstoimprovethestrategyclusters.Intheclusterbuildingphase,adistributedclusteringalgorithmandacentralizedclusteringalgorithmcombineclusteringmethods,theoptimalnumberofclustersdynamicallyaccordingtonetworkconditionschangethenumberofclustertypeselection.ThatCallsthenetworkintheconditionofalowerenergyleveltoobtmnmorereasonableclusteringclassdivision.ThesimulationresultsindicatethatimprovedroutingalgorithmcomparedwithLEACH:theoveralllowconsumption,networklifecycleextended.Keywords:wirelesssensornetwork;routingprotocol;LEACH;Specifically-LEACHEEACC:6150P;7230LEACH1123,(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)是Heinzelman等人设计的路由算法，是第一个在无线传感器网络中提出的基于分簇结构和完全分布式的层次路由协议，其示的大部分层次式路由协议都是在它的基础上发展而来。从分簇合理性的角度看，LEACH协议所采用的分布式的白举算法无法使簇头节点均匀分布于网络覆盖的整个区域，很难对网络讲行最优的簇划分，有可能簇头节点位于网络的边缘或者几个头节点相邻；并且由于在簇建立阶段使用CSMA协议接入信道，加Z无线信道的共享特性，簇头节点的广播消息和普通节点的加入信息很可能相互碰撞，造成某些消息的丢失，从而有可能导致一些簇中只有簇头节点，而有些普通节点却没能加入想要加入的簇。此外，协议设定簇的最佳个数为网络初始节点总数的5%,是事先确定的值，这与动态变化的网络拓扑不相适应。从能耗开销的角度看，在簇建立阶段，毎轮部需要首先确定簇头节点，成簇过稈中每个节点都要运行簇头选举算法和参与通信，整个过程的开销较大，而且由于分布式的白举算法对簇的建立不是基于节点的全局分布，有可能会出现普通节点会加入更远的簇头节点或簇头节点离网关节点太远的情况。随着传输距离的增加，将导致节点能耗的迅速增加，对离簇头节点较远的普通节点和离网关较远的簇头节点而言，它们将不得不花费大量能量进行数据通信。在更新版木的改进方案中，对LEACH协议的成簇算法都做了一定的改进主要是围绕簇头节点选取算法和簇类划分方式，在特定的应用背景条件下提高LEACH协议的某些方面的性能：LEACH-SD⑷(LEACH-SensingDenomina-tion)^出了一种新的基于网络覆盖的路由协议设计思路，EEHC⑸(EnergyEfficientHierarchicalClusteringAlgorithm)提出了主动簇^"(volunteerCH)和被动簇首(forcedCH)的概念，Liang等人基于剩余能量对簇头选举的概率值的计算作了一些优化⑹，HEED⑺(HybridEnergy-EfficientDstributedclust・eringapproach)采用“节点剩余能量”和“簇内通信开销”两个参数作为簇首选举的指标，等等。这些改进机制都为本文的研究提供了有价值的参考和可借鉴的思路。2.特定网络环境下LEACH协议成簇机制的改进本文对LEACH协议路由算法成簇机制的改进是针对特定的应用环境提出的，在一定的边界条件的约束下会表现出较优的性能。2.1特定无线传感器网络环境目前，H组织的分层分布式网络结构由于其可扩...