一种基于LEACH的无线传感器网络路由协议的设计和实现

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无线传感器网络能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过特定的路由机制，将感知数据传输到用户。目前针对无线传感器网络路由协议的研究，是无线传感器网络研究的一个重点。LEACH是无线传感器网络经典分簇路由协议，相比过去的路由协议有了比较大的改进，促进了无线传感器网络路由协议的发展，但是也暴露了一些题目。通过对LEACH进行分析研究，指出其不足和题目，并针对其不足和题目，重新设计和实现了分层次的A-LEACH（Advanced-LEACH）路由协议。首先，A-LEACH针对LEACH在最优簇头数选择方面的不足，提出了综合考虑压缩比、网络分布状况、数据包大小等因素的最优簇头数计算方法。其次，针对LEACH中较少能量节点和边远节点成为簇头可能造成监测空洞的题目，提出了将节点能量消耗情况考虑在内的簇头选择策略，有效避免了上述情况的发生。最后，本文还针对LEACH协议中数据传输阶段，簇头单跳发送到基站的方法进行了改进，提出了多跳转发的数据传输机制，使得节点的能量消耗分布更加合理。在A-LEACH路由协议中，还利用基站对网络的簇头选举进行控制，通过对监测区域的分区，并赋予不同权重管理节点，控制簇头的分布，有效均衡网络能量负载。经过NS2的模拟仿真，结果表明，A-LEACH路由协议在网络有效生存时间、网络能量利用率和网络分布方面相比LEACH有了较大提升。在同等条件下它相对LEACH在网络有效生存时间方面提高了29%左右，在网络能量利用率方面提高了28%左右，并且使得死亡节点的分布更加均匀，且更不易造成网络监测空洞等题目。

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