一種基于能量和區(qū)域密度的LEACH算法的改進(jìn)

章成學(xué)，王 霄，楊 靖，張靜靜

（貴州大學(xué) 電氣工程學(xué)院，貴陽550025）

0 引 言

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Network，簡稱WSN）是應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)監(jiān)控和交通監(jiān)控等諸多重要應(yīng)用領(lǐng)域中，最新興、最有前途和最領(lǐng)先的技術(shù)之一［1］。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)采集環(huán)境數(shù)據(jù)，通過單跳或者多跳的方式傳輸給基站。由于其節(jié)點(diǎn)能量較少，電池更換不便，節(jié)點(diǎn)的能耗對于WSN特別重要。如何更高效地利用有限的節(jié)點(diǎn)能量來延長網(wǎng)絡(luò)的生存周期，是一個重要的設(shè)計目標(biāo)。

分簇算法常常被用來優(yōu)化WSN的能耗，低功率自適應(yīng)集簇分層（LEACH）算法是現(xiàn)有比較經(jīng)典的分簇路由算法之一，但是其會因為隨機(jī)分簇而導(dǎo)致簇首能量消耗較大，從而導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)過早死亡。有文獻(xiàn)在研究了LEACH-C算法后，提出LEACH-m算法。通過引入剩余能量、節(jié)點(diǎn)覆蓋率和半徑內(nèi)節(jié)點(diǎn)通信代價來選舉簇首節(jié)點(diǎn)［2］；有文獻(xiàn)提出了LEACH-ED算法，引入剩余能量因素和鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)量因素來優(yōu)化選舉閾值，雖然延長了網(wǎng)絡(luò)的生命周期，但是該算法未考慮穩(wěn)定階段的傳輸問題，也未引入節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)的距離因素［3］；有文獻(xiàn)考慮了節(jié)點(diǎn)的剩余能量、節(jié)點(diǎn)到匯聚節(jié)點(diǎn)的距離和每輪運(yùn)行結(jié)束后節(jié)點(diǎn)的剩余能量情況，優(yōu)化了簇首節(jié)點(diǎn)的選取方法，提出了MEC-LEACH（Minimum Energy Consumption based LEACH）算法［4］。但是該算法在簇首節(jié)點(diǎn)的選舉并未考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)部署情況，可能出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)密集區(qū)域選擇的簇首個數(shù)較少，稀疏區(qū)域選擇的簇首個數(shù)較多的情況，造成部分節(jié)點(diǎn)能耗加劇，從而降低網(wǎng)絡(luò)生存周期。……