基于LEACH和PEGASIS的无线传感器网络节能路由协议优化

无线传感器网络（WSN）的研究重点在于如何均衡节点能耗，提升能源效率，从而延长整个网络的生命周期。在本研究中，作者们针对LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议和PEGASIS（Partially Elastic Gossip Adaptive Spontaneous SenSor InTeRnet）协议的特点，结合实际环境中节点分布存在的空闲区域，提出了一种改进的节能和高效路由协议。 LEACH是一种分布式WSN中常用的能量自适应分簇架构，它通过随机选择簇头节点来分担通信任务，每个节点根据其剩余能量周期性地轮换角色，以实现负载均衡和能源的有效利用。然而，传统LEACH可能在某些情况下导致部分节点过早耗尽能量，影响网络寿命。 为了克服这些问题，研究者引入了新的设计。他们首先在构建簇的过程中计算一个扩散系数，这考虑了节点的分布情况和通信需求，以便在保持网络连通性的前提下，减少不必要的通信活动。通过设定阈值，簇头间的通信模式由单跳或多跳传输决定，这可以根据网络条件动态调整，进一步节省能源。 在稳定状态下，簇头节点负责将数据直接发送到汇聚点（gateway），采用的是单跳或多跳传输策略，根据网络性能和节点状态动态优化路径。这种方法旨在避免过度依赖某些节点，确保整个网络的能源使用更加均匀，从而显著延长网络的生命周期。 此外，该改进协议还可能考虑环境因素，如节点的感知范围、通信距离和信号强度，以进一步优化路由决策。通过仿真验证，这种基于LEACH和PEGASIS的混合策略在实际应用中显示出更好的性能，提高了网络的能源效率和整体稳定性。 总结来说，这篇论文主要贡献是提出了一种结合LEACH和PEGASIS特性的新型WSN路由协议，通过智能的节点分簇策略和动态路由决策，有效地平衡了节点的能源消耗，从而提升了无线传感器网络的生命周期和整体性能。