【正文】 個(gè)時(shí)隙，并廣播消息；普通子節(jié)點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)隙內(nèi)向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)。 　協(xié)議性能的比較分析了WSN各分類中最有代表性的路由協(xié)議的特點(diǎn)，對它們的信息處理、路由優(yōu)化方式和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同表現(xiàn)給出了一個(gè)綜合比較。簇頭的選擇方法為：網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)生成0—1之間的隨機(jī)數(shù)M，如果小于閾值T(n)，則選該節(jié)點(diǎn)為簇頭。當(dāng)r=0時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有概率p做簇頭。依據(jù)接收信號的強(qiáng)度，節(jié)點(diǎn)選擇它要加入的簇，并告知相應(yīng)的簇頭，此時(shí)所有簇頭必須處于接收狀態(tài)。假定所有節(jié)點(diǎn)一直是同步并同時(shí)開始簇形成階段，這是能實(shí)現(xiàn)的，例如，通過SINK節(jié)點(diǎn)向WSN中所有節(jié)點(diǎn)發(fā)送同步脈沖。另一方面，為了減少相鄰聚類干擾并減少能量消耗，每個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)整它的發(fā)送能量水平。該協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是能延長網(wǎng)絡(luò)維持時(shí)間，有很好的擴(kuò)展性；缺點(diǎn)是雖然加入了輪的重新選簇的概念，但是由于不能全網(wǎng)時(shí)鐘同步，很容易引起全網(wǎng)的癱瘓。//初始化節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)開始計(jì)算T(n),節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生01的隨機(jī)數(shù)M否成為普通節(jié)點(diǎn)并等待簇首廣播消息MT(n)是成為簇首節(jié)點(diǎn)并廣播消息發(fā)送JoinREQ消息等待普通節(jié)點(diǎn)的JoinREQ消息等待簇首發(fā)送時(shí)隙生成TDMA時(shí)隙并發(fā)給簇內(nèi)成員進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài) LEACH協(xié)議簇的形成過程 node_object[i].resEn=InitEn。 // 0是從未是簇首，1是1/p輪內(nèi)已經(jīng)當(dāng)過簇首了 node_object[i].dist_to_bs=int(sqrt(pow(node_object[i].xBx,2)+pow(node_object[i].yBy,2)))。(node_object[i].state==1)amp。對于能量不均衡的網(wǎng)絡(luò)，隨著節(jié)點(diǎn)的逐漸死亡，網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)盲節(jié)點(diǎn)，盲節(jié)點(diǎn)的頻繁出現(xiàn)會降低網(wǎng)絡(luò)平均生命周期。針對LEACH算法的不足，本文對簇首選擇做了改進(jìn)?！「倪M(jìn)方案的實(shí)現(xiàn)NEW_LEACH的實(shí)現(xiàn)過程與LEACH唯一不同的地方就在于在簇首選擇時(shí)，閾值的計(jì)算引入了節(jié)點(diǎn)能量。}else{ Tn=2*p*x。NEW_LEACHLEACH 存活節(jié)點(diǎn)數(shù)的比較（2） 數(shù)據(jù)采集量的比較（數(shù)據(jù)采集量）用EXEL畫圖得出，；，；，；，；到第838輪，LEACH已經(jīng)采集不到數(shù)據(jù)。LEACHNEW_LEACH 網(wǎng)絡(luò)整體能量的比較 由以上數(shù)據(jù)對比可以看到改進(jìn)方案比原LEACH網(wǎng)絡(luò)壽命延長10%左右，由于改進(jìn)方案考慮到了節(jié)點(diǎn)能量均衡性，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間比原LEACH延長了大約150輪左右；通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集量的對比，同樣可以看出網(wǎng)絡(luò)的整體生命周期延長了；從網(wǎng)絡(luò)的整體能量來看，改進(jìn)方案雖然沒有很明顯的優(yōu)勢，但依然優(yōu)于原LEACH算法；綜上所述，改進(jìn)方案僅從簇首選擇引入能量均衡而大大提高了網(wǎng)絡(luò)的生命周期，可見LEACH的發(fā)展?jié)摿κ呛艽蟮?。WSN在環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控、突發(fā)事件處理和移動目標(biāo)跟蹤三大類應(yīng)用中，具有傳統(tǒng)系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢。因此對現(xiàn)有的WSN路由協(xié)議進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)出新的、適合于WSN特點(diǎn)的路由協(xié)議具有十分重大的意義。然后主要研究WSN的分層路由協(xié)議。參考文獻(xiàn)[1]Manges W. It39。Cheng,Xiuzhen。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬千，一種感恩之情油然而生。 const int NodeNums = 400。 double Edf=5*pow(10,9)。 double InitEn=。 double p=。//includevectorusing namespace std。 int d。 int state。void ini_network(){ //////////////////初始化節(jié)點(diǎn)位置////////// int i。i++) { node_object[i].x=int(rand()%AreaR+1)。i++) { node_object[i].resEn=InitEn。 // 0是從未是簇首，1是1/p輪內(nèi)已經(jīng)當(dāng)過簇首了 node_object[i].dist_to_bs=int(sqrt(pow(node_object[i].xBx,2)+pow(node_object[i].yBy,2)))。i++) { node_object[i].ishead=0。 while(1) { random=random+1。i=NodeNums1。j++) { node_object[j].washead=0。// 設(shè)置隨機(jī)種子 if((round_num%int(1/p))==0) { for(j=0。 Tn=p/(1p*(round_num%int(1/p)))。 int random=0。 for(i=0。 //1代表節(jié)點(diǎn)活著，0是死亡 node_object[i].ishead=0。 }//////////////////初始化節(jié)點(diǎn)能量、節(jié)點(diǎn)存活狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)是否為簇首的標(biāo)志////////// for(i=0。//設(shè)置隨機(jī)種子 for(i=0。}。 int dist_to_bs。 int y。 double res_energy=0。 int abit=400。 int By=100。 double Elec=50*pow(10,9)。同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)論文才會順利完成。00), Boston, MA,August 2000.致　　謝行文至此，我的這篇論文已接近尾聲。17(2):60.[10]S. Ti I ak, . AbuGhazaleh, W. Heinxelman. Infrastructure Tradeoff for Sensor , September 28, Atlanta, Georgia. 2002.[11].[12]孫利民，李建中，[M] .[13] and survey of gossiping and broadcasting in munication networks. Networks, .[14]Wendi Rabiner Heinzelman et Communication Protocol for Wireless Microsensor of the 33rd Hawaii International Conference on SystemSciences. 2000.[15]Gaurav Gupta,Mohamed Younis .LoadBalanced Clustering of Wireless Sensor Networks. Proceedings of the 2nd ACM international symposium on Mobile ad hoc networkingamp。原有的LEACH協(xié)議采用簇首節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取的方式，改進(jìn)后的LEACH協(xié)議以節(jié)點(diǎn)剩余能量的多少為主要依據(jù)來選擇簇首節(jié)點(diǎn)，最后，我們從3個(gè)方面對LEACH和改進(jìn)算法作了模擬和比較：網(wǎng)絡(luò)生命周期、數(shù)據(jù)采集量、網(wǎng)絡(luò)整體能量。在本論文中，首先總結(jié)了WSN的發(fā)展歷程、概念、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用；分析了WSN存在的關(guān)鍵性問題及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。研究初期，人們一度認(rèn)為成熟的Internet技術(shù)加Adhoc路由機(jī)制對WSN的設(shè)計(jì)是足夠充分的，深入的研究表：傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有明顯不同的技術(shù)要求。WSN具有低成本、低功耗、高容錯(cuò)、自組織、多功能、組網(wǎng)快捷、靈活等諸多不同于其它無線網(wǎng)絡(luò)的特性。NEW_LEACHLEACH 數(shù)據(jù)采集量的比較（3）網(wǎng)絡(luò)整體能量的比較 （網(wǎng)絡(luò)能量）用EXEL畫圖得出，前期能量兩者差距不大，第300輪，；第400輪，；第500輪，；第600輪，第700輪。 模擬環(huán)境參數(shù)設(shè)置參數(shù)參數(shù)值區(qū)域大小200m*200m節(jié)點(diǎn)數(shù)目400基站位置x=100,y=100節(jié)點(diǎn)初始能量數(shù)據(jù)融合耗能5*pow(10,9)射頻電路耗能50*pow(10,9)自由空間信號放大倍數(shù)10*pow(10,12)簇首廣播數(shù)據(jù)量400每個(gè)節(jié)點(diǎn)每次傳輸數(shù)據(jù)量3800 模擬對存活節(jié)點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)采集量、網(wǎng)絡(luò)整體能量做了比較，比較如下：（1） 存活節(jié)點(diǎn)數(shù)的比較 （節(jié)點(diǎn)存活數(shù)）用EXEL畫圖得出，LEACH在第62輪第一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始死亡，NEW_LEACH在第205輪第一個(gè)節(jié)點(diǎn)才死亡；LEACH在第624輪一半的節(jié)點(diǎn)死亡，NEW_LEACH一半節(jié)點(diǎn)死亡是在第681輪；LEACH在第838輪節(jié)點(diǎn)全部死亡，而NEW_LEACH在第920輪節(jié)點(diǎn)全部死亡。代碼描述如下：x=resEn/InitEn。在簇首選擇的過程中，在閾值設(shè)定時(shí)，引入節(jié)點(diǎn)的剩余能量，首先計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)剩余能量占初始能量的比例x，當(dāng)x，即剩余能量高于初始能量的一半時(shí)，采用LEACH公式（）來計(jì)算閾值，若x，則采用公式（）來計(jì)算閾值，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都要產(chǎn)生一個(gè)0到1之間的隨機(jī)數(shù)與相應(yīng)的閾值T(n)進(jìn)行比較，若該隨機(jī)數(shù)小于閾值，則當(dāng)選為簇首，反則為非簇首節(jié)點(diǎn)。第5章　LEACH路由的改進(jìn)　算法改進(jìn)方案LEACH簇首選擇和成簇策略中未考慮節(jié)點(diǎn)的剩余能量問題。(node_object[i].washead==0))；//條件符合成為簇首（3）ste_phase穩(wěn)定傳輸過程（計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸耗能，并存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)）；（4）main主函數(shù)輸出數(shù)據(jù)（節(jié)點(diǎn)存活數(shù)，網(wǎng)絡(luò)總能量，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集量）。//門限值if((((rand()%10)/)Tn)amp。 //1代表節(jié)點(diǎn)活著，0是死亡node_object[i].ishead=0。結(jié)合代碼分析路由的實(shí)現(xiàn)過程：（1）ini_network初始化節(jié)點(diǎn)位置及節(jié)點(diǎn)狀態(tài)（能量，存活狀態(tài)，是否為簇首）； node_object[i].x=int(rand()%AreaR+1)。經(jīng)過一個(gè)合理的時(shí)間段后，網(wǎng)絡(luò)重新回到簇形成階段，進(jìn)入下一回合的選擇簇首階段。實(shí)際上，由于無線傳輸?shù)奶匦?，一個(gè)聚類內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸會影響相鄰的聚類內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸，LEACH協(xié)議規(guī)定每個(gè)聚類內(nèi)應(yīng)用不同的CDMA碼來減少相鄰聚類內(nèi)的干擾。一旦簇已形成，數(shù)據(jù)傳輸便可開始，即進(jìn)入穩(wěn)定工作階段。經(jīng)過1/p輪，所有節(jié)點(diǎn)又從新具有概率p做簇頭，這樣重復(fù)輪換。另外，最優(yōu)簇首數(shù)K按公式（）計(jì)算: （） 式中，N為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)；M為正方形區(qū)域邊長； 為自由空間信號放大倍數(shù)； 為多徑衰減信道信號放大倍數(shù)；d為簇首距基站的距離。為了避免額外的處理開銷，穩(wěn)定態(tài)一般持續(xù)相對較長的時(shí)間。LEACH協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)在于隨機(jī)選擇簇頭，平均分擔(dān)路由業(yè)務(wù)，減小了能耗。LEACH可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間延長，其基本思想是通過隨機(jī)循環(huán)地選擇簇頭節(jié)點(diǎn)將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量負(fù)載平均分配到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，從而降低網(wǎng)絡(luò)能源消耗，提高網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間。路由協(xié)儀開始時(shí)采用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)，當(dāng)貪婪方式失效時(shí)（即遇到通信空洞時(shí)）就用周界轉(zhuǎn)發(fā)模式繼續(xù)路由，當(dāng)條件又滿足時(shí)恢復(fù)貪婪模式，如此反復(fù)直至到達(dá)目的。每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期廣播一個(gè)hello包，告知鄰居節(jié)點(diǎn)其地理位置信息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存一個(gè)鄰居表，記錄其各個(gè)鄰居的地理位置信息。但由于謠傳路由使用隨機(jī)方式生成路徑，所以數(shù)據(jù)傳輸路徑可能不是最優(yōu)路徑，而且容易形成環(huán)路。若查詢消息和代理消息的路徑出現(xiàn)交叉的情況，交叉節(jié)點(diǎn)會沿著查詢消息的反方向?qū)⑹录魉偷讲樵児?jié)點(diǎn)。代理消息是一個(gè)包含生命周期等事件信息的分組，用來攜帶相關(guān)的信息通告給傳輸經(jīng)過的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)代理消息和查詢消息的傳輸路徑交叉在一起時(shí)，就會形成一條匯聚節(jié)點(diǎn)到事件區(qū)域的完整路徑。Rumor Routing是一個(gè)介于事件廣播（向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播事件）和興趣廣播（向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播興趣）之間的一種路由協(xié)議在多sink點(diǎn)、查詢請求數(shù)目很大、網(wǎng)絡(luò)事件很少的情況下，Rumor協(xié)議較為有效。　Rumor路由協(xié)議（謠傳路由）Rumor Routing[22]是在Directed Diffusion的基礎(chǔ)上演化而來的。DD與SPIN的最大區(qū)別：DD采用基于需求的數(shù)據(jù)查詢機(jī)制。在建立多條數(shù)據(jù)源到Sink節(jié)點(diǎn)的路徑之后，Sink節(jié)點(diǎn)可以選擇增強(qiáng)其中的一條路徑用于數(shù)據(jù)的傳輸，而同時(shí)保持另外一條低速數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂健?SPINRL（Route Lossy，點(diǎn)到點(diǎn)通信中的信道衰減模式）是對SPINBC的完善，主要考慮如何恢復(fù)無線鏈路引入的分組差錯(cuò)與丟失。接到數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)再向它的鄰居節(jié)點(diǎn)廣播ADV消息如此延續(xù)，使所有節(jié)點(diǎn)都有機(jī)會接收到任何數(shù)據(jù)。SPIN協(xié)議的缺點(diǎn)是沒有考慮節(jié)能和多種信道條件下的數(shù)據(jù)傳輸問題?！PIN協(xié)議SPIN[21]是最早的以數(shù)據(jù)為中心的自適應(yīng)路由協(xié)議，使用3種類型的信息進(jìn)行通信，即ADV、REQ、DATA信息。為了減少資源的無謂消耗，閑聊法引入了隨機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的方法。如此繼續(xù)下去，直到將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)D為止或者為該數(shù)據(jù)所設(shè)定的生命期限（在傳感器網(wǎng)絡(luò)里面通常定義為最大跳數(shù)）變?yōu)榱銥橹够蛘咚泄?jié)點(diǎn)擁有此數(shù)據(jù)副本為止。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議繁多，分類方法也很多，除了以上方法外還有根據(jù)路徑數(shù)量、根據(jù)應(yīng)用場合、根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式等其他分類方法。許多傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議都假設(shè)節(jié)點(diǎn)的位置信息已知，所以可以方便的利用節(jié)點(diǎn)的位置信息將節(jié)點(diǎn)分為不同的域，基于域進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸來縮小傳送范圍，減少中間節(jié)點(diǎn)的能耗，從而延長網(wǎng)絡(luò)的壽