LEACH算法的学习摘要

LEACH算法的学习摘要

一、LEACH的定义

LEACH:低功耗自适应路由算法

二、LEACH算法的工作流程

1.总述

LEACH路由协议主要分为两个阶段：即簇建立阶段(setup phase)和稳定运行阶段(ready phase)。簇建立阶段和稳定运行阶段所持续的时间总和为一轮(round)。为减少协议开销，稳定运行阶段的持续时间要长于簇建立阶段。

2.簇建立阶段

在簇建立阶段，传感器节点随机生成一个0，1之间的随机数，并且与阈值T(n)做比较，如果小于该阈值，则该节点就会当选为簇头。T(n)按照下列公式计算：

式中：P为节点成为簇头节点的百分数，r为当前轮数，G为在最近的1/p 轮中未当选簇头的节点集合。簇头节点选定后，广播自己成为簇头的消息，节点根据接收到的消息的强度决定加入哪个簇，并告知相应的簇头，完成簇的建立过程。然后，簇头节点采用TDMA的方式，为簇内成员分配传送数据的时隙。

3.稳定阶段

在稳定阶段，传感器节点将采集的数据传送到簇头节点。簇头节点对采集的数据进行数据融合后再将信息传送给汇聚节点，汇聚节点将数据传送给监控中心来进行数据的处理。稳定阶段持续一段时间后，网络重新进入簇的建立阶段，进行下一轮的簇重建，不断循环。

三、LEACH算法的优点

1.LEACH算法属于分层路由协议，节点之间反应速度快，簇头进行轮转性选举，能够保证无线传感器网络中各个节点能量均衡的消耗，从而有效地延长无线传感网络的生命周期，低功耗的目的。

2.各个节点之间不再是无序的建立通信路由，数据信息的传递具有一定的规则，普通节点只能向上一级簇头传送数据信息，一级粗托只能向二级簇头传送数据信息。很大程度上节省了能量，减少了能量的浪费。

3.相近的节点之间接收到的数据信息有可能相同或相近，这就需要簇头进行必要的数据融合。更好的提升了能量的利用率。

4.每个簇头都要进行数据融合，因为每个簇头接收到的都是局部数据信息，所以数据信息都是比较相关，给数据的融合带来了较快的速度。

5.LEACH路由算法采用TDMA和CDMA的MAC层机制进行各个节点间的数据信息的传递，保证了簇内各个节点有序的跟簇头节点的传递数据，也保证了簇头Sink节点进行有序的信息传递，从而避免了簇内和簇间的相互通信冲突。

6.LEACH路由协议感应外界的环境信息，是周期性的进行检测，各个周期之间不间断地进行。LEACH协议非常适合长期、连续性的进行环境的检测。为野外长时间、不间断地检测提供了保证。

7.有些检测不需要随时获取检测的数据信息，只是当环境中有意外、异常情况发生时，才进行必要的检测盒数据信息的传递。这种不需要周期性的信息传递，减少了无线传感器网络的能量消耗，提高了网络的生命周期。

8.每进行完一轮数据信息的传送，网络进行重新的簇头选举，保证了各个节点之间能量的均衡消耗，提高了能量的利用率。

四、LEACH算法的缺点

1.LEACH路由协议算法中没有说明簇头节点如何进行选举分配，才能保证网络数

据传递的更优。

2.LEACH路由协议算法中每进行一轮的数据传输，全网就进行一次簇头的重新选举，一些不必要的全网簇头选举需要消耗过多的能量，大部分的电池能量可能被浪费在簇头的重新选举中，节点消耗能量过多，进而过早的死去，从而降低了能量的利用率，降低了网络生命周期。

3.在经典的LEACH路由算法中，簇头的选举不具有合理性，通过简单的公式设定簇头选举的阈值，不利于提高无线传感器网络能量的利用率。没有考虑节点的剩余能量。密度以及地理位置的影响。

五、LEACH算法的改进方向

1.把簇头的全网选举，改为簇头的簇内选举。

2.用多跳的方式解决簇头距离Sink节点太远、耗电太快的问题。