基于LEACH的无线传感器网络能量均衡改进协议

"本文主要探讨了无线传感器网络(WSN)中的LEACH协议及其改进策略。LEACH协议是一种低能耗自适应聚类层次结构的路由协议，旨在优化网络能量消耗，延长网络生命周期。针对LEACH协议中存在的簇首随机选择导致的能量不均衡问题，文中提出了一种新的改进方案。在奇数轮，节点根据随机数和能量阈值选择簇首，而偶数轮则由上一轮中能量最高的节点担任簇首，以此来更有效地平衡网络能量。这种改进方法减少了频繁的簇生成，提高了网络效率。文章还介绍了WSN的基本概念、路由协议分类以及LEACH协议的工作原理，强调了分簇路由协议在节能方面的优势。" **无线传感器网络概述** 无线传感器网络是由大量微小的传感器节点构成，它们通过无线通信协作地收集和处理周围环境的数据，用于各种应用场景，如军事、环境监测、健康监护等。WSN的特点包括自组织、低功耗和抗破坏性。 **路由协议的重要性** 在WSN的网络层，路由协议对网络性能至关重要。分簇路由协议和平面路由协议是两种主要类型。分簇路由因其能有效减少通信损耗和提升能效，特别适合于WSN。 **LEACH协议简介** LEACH协议是一种经典的分簇路由协议，它通过簇首的轮换来分担能量消耗，以实现网络的均衡。协议周期性工作，每个周期包括簇构建和数据传输两个阶段。 **LEACH协议的问题** 尽管LEACH协议有其优势，但它存在簇首随机选择可能导致能量不平衡和频繁簇生成的问题，这会加速网络中某些节点的能耗。 **改进的LEACH协议** 为解决上述问题，本文提出的改进方案是基于LEACH的，分为奇数轮和偶数轮选择簇首。奇数轮，节点根据随机数和考虑能量的阈值竞争成为簇首；偶数轮，上一轮能量最高的节点晋升为簇首。这种策略旨在避免低能量节点成为簇首，减少簇生成的开销，从而更有效地平衡网络能量，延长网络寿命。 **总结** 通过引入能量参数和轮数区分，改进的LEACH协议提升了网络的能效和稳定性。这种策略对WSN的长期运行具有积极影响，尤其对于资源有限且需要长期监控的场景，如环境监测或灾害预警系统，其意义更为重大。