基于最小能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法

1．2 LEACH路由協(xié)議分析
最早的分簇路由協(xié)議是由Wendi等三人在2000年提出的LEACH算法，全稱為“低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議”。LEACH算法的每一輪操作分為兩個(gè)運(yùn)行階段：簇建立階段和簇穩(wěn)定運(yùn)行階段。由于簇建立階段是屬于額外的通信需求，所以穩(wěn)定運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間要遠(yuǎn)大于建立階段持續(xù)的時(shí)間。
在簇建立階段，傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)生成一個(gè)0，1之間的隨機(jī)數(shù)，并且與閾值T(n)做比較，如果小于該閾值，則該節(jié)點(diǎn)就會(huì)當(dāng)選為簇首。T(n)按照下面公式計(jì)算：

式中：P為節(jié)點(diǎn)成為簇首節(jié)點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)；r為當(dāng)前輪數(shù)；G為在這一輪中未當(dāng)選簇首的節(jié)點(diǎn)集合。
簇首節(jié)點(diǎn)選定后，廣播自己成為簇首的消息，節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到的消息的強(qiáng)度決定加入哪個(gè)簇，并告知相應(yīng)的簇首，完成簇的建立過程。然后，簇首節(jié)點(diǎn)采用TDMA的方式，為簇內(nèi)成員分配傳送數(shù)據(jù)的時(shí)隙。以上LEACH算法存在一個(gè)很大的缺陷，即協(xié)議沒有說明蔟首節(jié)點(diǎn)的數(shù)目怎么分布才能遍及于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。因此，很可能出現(xiàn)被選的簇首節(jié)點(diǎn)集中在網(wǎng)絡(luò)某一區(qū)域的現(xiàn)象，這樣就會(huì)使得一些節(jié)點(diǎn)的周圍沒有任何簇首節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，由于簇首節(jié)點(diǎn)是隨機(jī)選擇的，有可能出現(xiàn)某個(gè)節(jié)點(diǎn)剩余能量過低而不能成為簇首節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)失效。

2 基于最小能耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法
2．1 算法拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
圖3所示為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)被分為匯聚節(jié)點(diǎn)、簇首節(jié)點(diǎn)和普通節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)子區(qū)域組成，子區(qū)域自主產(chǎn)生簇首節(jié)點(diǎn)，區(qū)域內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)和簇首節(jié)點(diǎn)通信并通過簇首節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)。