论文摘要
在无线传感器网络中,由于传感器节点能量有限,使整个网络对数据的存储处理和传输能力受到了限制,所以如何有效使用传感器节点能量,以及如何延长网络的生命周期就成为设计研究无线传感器网络路由协议的一个重点,其中从管理的角度上对网络进行层次化管理是目前该领域的一个研究热点。论文阐述了无线传感器网络路由协议的分类及其特点,其中主要对平面管理和分层次管理两大类进行了对比分析,并针对目前提出的具有代表性的无线传感器网络分簇路由协议-LEACH算法的运行机制以及性能做了详细的研究。由于LEACH算法随机选取簇头成簇,因而在节能方面存在一定的缺陷。本文针对LEACH算法的不足提出了改进算法：首先根据网络的分布情况从节省能量的方面计算出最优的分区个数,并对无线传感器网络的分簇方式做相对固定的划分,使得簇区域的大小基本相似,并且簇头能够均匀的覆盖于整个网络,然后在虚拟单元格的基础上对簇头的选举加以限制,尽量选择剩余能量水平高的节点充当簇头,使得簇头在选举的过程中不再是随机当选的,而是考虑了节点的剩余能量,在此约束下,还考虑使当选簇头的节点到其他各节点的平均距离尽可能的小,这样能够有效地均衡网络中的能量使用。最后,又对数据传输阶段的路由方式做了规定——簇内节点到簇头的数据传输仍然采用单跳的方式,簇间数据的传输使用多跳方式。距离基站较远的簇头节点把融合之后的数据都以多跳的方式转发到相邻区域的簇头直至到网络中与基站最近的簇区域,再由本区域的簇头进行最后的数据发送。使用MATLAB工具对改进后的算法进行了仿真测试,仿真结果表明改进的算法相比较于传统的LEACH算法在能量节省、延长网络的生命周期等方面具有明显优势。