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在最近几年,随着传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理和无线通信与网络技术等技术的不断进步,无线传感器网络得以大规模应用。无线传感器网络可以被应用于军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制等多方面,具有广阔的应用前景。由于无线传感器网络通常由大量的传感器节点构成,节点的能源、计算能力和带宽都非常有限,现有的无线网络路由协议并不适用于传感器网络。设计能够节约能源,有效延长网络生命周期的路由协议成了无线传感器网络的一个热点。
本文首先介绍了无线传感器网络的基本概念、结构和特点,分析了现有的无线传感器网络路由协议的优缺点和适用场合;对经典无线传感器网络分簇协议LEACH进行了深入的研究。针对LEACH协议随机产生簇首的一些不足,结合通信能量模型,提出了使簇首分布实现基本均匀的LEACH-PLUS簇首选举算法。
LEACH-PLUS协议也是一种层次型路由算法,与LEACH协议相比,主要是在簇首选举算法的改进。改进的簇首选举算法在LEACH的原基础上加入簇首竞争机制、区域覆盖推算机制和节点剩余能量的考量,使簇首的分布更为均匀。最后在NS2仿真平台上对LEACH-PLUS协议以及LEACH协议进行了性能仿真测试。仿真结果表明,LEACH-PLUS协议与LEACH协议相比系统能耗更低,网络生命周期更长,而且能更好地适应节点初始能量不同的网络。