16、提升传统 LEACH 协议网络生命周期的方法

提升传统 LEACH 协议网络生命周期的方法

1. 传统 LEACH 协议相关基础

1.1 簇头选择概率公式

在传统 LEACH 协议中，节点成为簇头的概率公式如下：
[T(n)=\begin{cases}
\frac{P}{1 - P\times(r\mod\frac{1}{P})} & \text{if } n\in G \
0 & \text{otherwise}
\end{cases}]
其中，$P$ 是节点成为簇头的选择/概率率，$r$ 是当前轮数，$G$ 是最近 $\frac{1}{P}$ 轮中未被选为簇头的节点集合，$n$ 的取值范围是 0 到 1。

1.2 稳定阶段

在稳定阶段，除簇头节点外的每个节点会决定加入哪个簇。当每个传感器节点做出加入簇的决策后，该信息需反馈给每个簇头。簇头接收簇内所有传感器节点的数据，并创建 TDMA 调度表，告知每个节点何时可以传输数据。簇创建和 TDMA 调度完成后，开始数据传输。簇头接收所有消息，将其合并为一个信号消息并传递给基站。

1.3 水下无线传感器网络（UWSN）面临的挑战

UWSN 虽应用广泛，但面临诸多挑战，这些挑战给其处理过程带来了复杂性，具体如下：
- 有限的电池电量 ：这是 WSN 最关键的障碍，减少和平衡能量消耗仍是提高网络生命周期的挑战。
- 有限的通信能力 ：WSN 的通信范围较短，阻碍了数据传输，因此设计算法较为复杂。
- 最小的计算能力