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【摘要】 LEACH路由协议作为无线传感器网络常用的一种路由协议，存在簇头分布不均、网络拓扑及能量消耗不均衡等问题，不能有效的降低无线传感器网络的节能能耗和延长网络生存时间。针对这些问题，在LEACH协议基础上发展出一种新的协议——簇头多跳算法。
【关键词】 无线传感网络 LEACH协议 簇头多跳算法
一、引言
LEACH路由协议的簇头多跳算法是充分结合Handy等人提出的DCHS簇头选择策略之后在LEACH协议基础上提出的，它不仅考虑了节点剩余能量因素，还考虑到了网络拓扑结构问题，在非簇头节点中选取一个通信簇头节点（此通信簇头节点将不会加入任何簇中）接收已进行数据融合的结果数据的各簇头节点，然后再进行数据融合后发给基站BS，达到延长网络生命周期的效果。
二、簇头多跳算法——LEACH-MUL
1.簇头多跳算法基本原理。簇头多跳算法基本原理就是：距离基站比较远的簇头通过建立多跳路径与基站进行通信，从而降低自身能耗；同时距离基站比较近的簇头可以直接与基站通信。此外，网络中的感知节点和簇头都是移动的，而基站是不动的，传感器节点通过GPS进行信息检测和发射。
2.通信簇头的选择。簇头选择的原理如下：依据簇头的数量把整个区域划分为子区域，再为每一个子区域选取簇头。先利用阈值进行一定的筛选，然后在均匀分布的各个子区域内选取一个簇头。如果第n个子区域的节点数为Mn，节点坐标为（xi，yn），速度为vn，则簇头最佳位置为：
，
由于节点都是在移动的，所以要特别注意节点移动方向与连接节点最佳位置的相对夹角，且夹角越小越好。这里要注意的是，若簇头移动速度过快，可能会破坏簇，所以要适应整个网络的移动速度进行移动。且节点簇头在移动中会损耗能量，所以节点i为簇头的代价函数为：
其中，Cim随θi*，vi*，di*变小而变小，所以最佳簇头选择为Cim最小节点。
节点簇头的选择还是受该节点到基站距离的影响。其实，通信簇头的选择也就是根据非簇头节点到各个簇头的强度之和、自身的剩余能量以及到基站的距离，进行相应的计算得出其中的关系参数Th（i），定义如下：
Th（i）=
其中，str（adv）表示节点接收到的ADV小型强度；En（i）表示节点的剩余能量；Dist（i）表示节点到基站的距离。
3.在通信簇头选定后，向四周的普通节点进行信息广播，那么每一个簇头都会接收到四周相邻的信息，同时各个簇头会把接收到的信息进行相应的保存，根据这些信息找出到基站的所有路径，在考虑自身剩余能量之后，选取最佳路径，选择要加入的簇，同时进行广播信息。
4.各个簇头节点在进行数据融合后把结果数据发送到通信簇头，通信簇头在此基础上再进行数据融合然后发到基站。
综上所述，无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法减少了簇头直接与基站通信的能耗，从而推迟了簇头的死亡时间，然后在通信簇头融合从各个簇头节点的数据整合后的结果数据之后，可以大大降低网络能源的消耗，从而提高网络整体生存时间。
三、LEACH算法与簇头多跳算法对比
LEACH算法采取的是各节点直接与基站进行通信，在这个过程中没有任何节点控制选择，导致簇头能量消耗出现不均匀现象，在节点剩余能量不够时，还担任着通信簇头，加速了该节点的死亡，以此类推，该协议不能有效的进行网络生命周期延长；而LEACH-MUL算法结合了DCHS簇头选择策略，是对LEACH路由协议的改进，各节点根据与基站距离的远近进行相应的多跳，降低自身能量消耗，从而达到延长网络生存时间的目的。
四、结束语
总而言之，无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法把网络节点剩余能量和网络拓扑结构问题都考虑在内，使网络中的能量均衡消耗，能够有效的延长无线传感器网络的生命周期。
参 考 文 献
[1] 韦小玲，王玉斌，余兴超，董荣胜. 无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法[J]. 广西科学院学报，2010（4）
[2] 张绪昌，谢志军，何加铭. 移动无线传感网络簇头多跳路由协议[J]. 移动通信，2013（6）
[3] 伟超，代增全，徐启建. LEACH协议簇头选择算法的改进[J]. 无线电工程，2010（40）
【关键词】 无线传感网络 LEACH协议 簇头多跳算法
一、引言
LEACH路由协议的簇头多跳算法是充分结合Handy等人提出的DCHS簇头选择策略之后在LEACH协议基础上提出的，它不仅考虑了节点剩余能量因素，还考虑到了网络拓扑结构问题，在非簇头节点中选取一个通信簇头节点（此通信簇头节点将不会加入任何簇中）接收已进行数据融合的结果数据的各簇头节点，然后再进行数据融合后发给基站BS，达到延长网络生命周期的效果。
二、簇头多跳算法——LEACH-MUL
1.簇头多跳算法基本原理。簇头多跳算法基本原理就是：距离基站比较远的簇头通过建立多跳路径与基站进行通信，从而降低自身能耗；同时距离基站比较近的簇头可以直接与基站通信。此外，网络中的感知节点和簇头都是移动的，而基站是不动的，传感器节点通过GPS进行信息检测和发射。
2.通信簇头的选择。簇头选择的原理如下：依据簇头的数量把整个区域划分为子区域，再为每一个子区域选取簇头。先利用阈值进行一定的筛选，然后在均匀分布的各个子区域内选取一个簇头。如果第n个子区域的节点数为Mn，节点坐标为（xi，yn），速度为vn，则簇头最佳位置为：
由于节点都是在移动的，所以要特别注意节点移动方向与连接节点最佳位置的相对夹角，且夹角越小越好。这里要注意的是，若簇头移动速度过快，可能会破坏簇，所以要适应整个网络的移动速度进行移动。且节点簇头在移动中会损耗能量，所以节点i为簇头的代价函数为：
其中，Cim随θi*，vi*，di*变小而变小，所以最佳簇头选择为Cim最小节点。
节点簇头的选择还是受该节点到基站距离的影响。其实，通信簇头的选择也就是根据非簇头节点到各个簇头的强度之和、自身的剩余能量以及到基站的距离，进行相应的计算得出其中的关系参数Th（i），定义如下：
Th（i）=
其中，str（adv）表示节点接收到的ADV小型强度；En（i）表示节点的剩余能量；Dist（i）表示节点到基站的距离。
3.在通信簇头选定后，向四周的普通节点进行信息广播，那么每一个簇头都会接收到四周相邻的信息，同时各个簇头会把接收到的信息进行相应的保存，根据这些信息找出到基站的所有路径，在考虑自身剩余能量之后，选取最佳路径，选择要加入的簇，同时进行广播信息。
4.各个簇头节点在进行数据融合后把结果数据发送到通信簇头，通信簇头在此基础上再进行数据融合然后发到基站。
综上所述，无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法减少了簇头直接与基站通信的能耗，从而推迟了簇头的死亡时间，然后在通信簇头融合从各个簇头节点的数据整合后的结果数据之后，可以大大降低网络能源的消耗，从而提高网络整体生存时间。
三、LEACH算法与簇头多跳算法对比
LEACH算法采取的是各节点直接与基站进行通信，在这个过程中没有任何节点控制选择，导致簇头能量消耗出现不均匀现象，在节点剩余能量不够时，还担任着通信簇头，加速了该节点的死亡，以此类推，该协议不能有效的进行网络生命周期延长；而LEACH-MUL算法结合了DCHS簇头选择策略，是对LEACH路由协议的改进，各节点根据与基站距离的远近进行相应的多跳，降低自身能量消耗，从而达到延长网络生存时间的目的。
四、结束语
总而言之，无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法把网络节点剩余能量和网络拓扑结构问题都考虑在内，使网络中的能量均衡消耗，能够有效的延长无线传感器网络的生命周期。
参 考 文 献
[1] 韦小玲，王玉斌，余兴超，董荣胜. 无线传感器网络LEACH路由协议的簇头多跳算法[J]. 广西科学院学报，2010（4）
[2] 张绪昌，谢志军，何加铭. 移动无线传感网络簇头多跳路由协议[J]. 移动通信，2013（6）
[3] 伟超，代增全，徐启建. LEACH协议簇头选择算法的改进[J]. 无线电工程，2010（40）