48、无线传感器网络中高效节能的集群路由协议解析

无线传感器网络中高效节能的集群路由协议解析

1. 经典基于集群的路由协议

经典基于集群的路由协议在无线传感器网络（WSN）中有着广泛的应用，不同的协议有着各自的特点和适用场景。

• LEACH（低功耗自适应聚类分层型协议）

  • 原理 ：通过轮换的方式在众多节点中选择簇头（CH），使通信的能量消耗分散到网络中的所有节点。
  • 缺点 ：使用随机数进行 CH 选择的概率方法可能导致选择到非最优的 CH 节点，从而导致高能量消耗；动态聚类开销和 CH 的不均匀分布会消耗更多能量，导致网络性能不佳；可能会选举出能量较少的传感器节点（SN）作为 CH，使其过早死亡，导致该簇无法访问；假设每个 CH 的能量消耗均匀，不能保证 CH 的合理分布。

• LEACH - C（集中式 LEACH）

  • 原理 ：由基站（BS）创建簇。BS 接收每个 SN 的剩余能量和位置信息，确定 CH 的数量，并将网络组织成各种簇。选择能量充足的节点作为 CH，通过最小生成树方法选择最低能量路由路径，并将聚类和 CH 信息转发给所有节点。
  • 缺点 ：由于采用集中式方法，在重新选择 CH 时通信开销会增加，因为重新选择决策必须由 BS 做出；每个簇都会发送请求，能量消耗较高。