無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量?jī)?yōu)化研究

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在過(guò)去和現(xiàn)代國(guó)內(nèi)外被廣泛使用，是一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域。它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等,能夠通過(guò)各類(lèi)集成化的微型傳感器相互協(xié)作,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息,并通過(guò)嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可隨機(jī)自組織網(wǎng)絡(luò)且以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有十分廣闊的應(yīng)用前景,在軍事國(guó)防、工農(nóng)業(yè)、城市管理、生物醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測(cè)、搶險(xiǎn)救災(zāi)、防恐反恐、危險(xiǎn)區(qū)域遠(yuǎn)程控制等許多領(lǐng)域都有重要的理論價(jià)值和巨大的實(shí)用價(jià)值,它已經(jīng)引起了世界許多國(guó)家軍事界、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視,并且被公認(rèn)為是對(duì)21世紀(jì)產(chǎn)生具有最大影響的十項(xiàng)技術(shù)之一。1分散協(xié)議分析1.1打造非簇首的節(jié)點(diǎn)LEACH協(xié)議算法每一輪循環(huán)可分為兩個(gè)階段,在簇建立階段,相鄰節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)的形成簇,隨機(jī)產(chǎn)生簇首;在數(shù)據(jù)通信階段,簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)發(fā)送給簇首,簇首再進(jìn)行數(shù)據(jù)融合并將結(jié)果發(fā)給Sink節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)自組織成不同的簇,每個(gè)簇只有一個(gè)簇首。所有非簇首節(jié)點(diǎn)將自己的數(shù)據(jù)發(fā)給所屬的簇首節(jié)點(diǎn),為減少冗余數(shù)據(jù)的傳輸,簇首節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)融合后將數(shù)據(jù)發(fā)送給遠(yuǎn)方的Sink節(jié)點(diǎn)。這樣,每個(gè)非簇首節(jié)點(diǎn)都只需要知道自己所屬簇即可。在實(shí)際應(yīng)用中,還可以根據(jù)需要建立更多的層次。在LEACH算法中,為了避免簇首能量消耗過(guò)快,每個(gè)節(jié)點(diǎn)需輪流擔(dān)任簇首。因此,LEACH算法的實(shí)現(xiàn)分成一個(gè)個(gè)回合,每個(gè)回合又可分成簇形成階段和簇穩(wěn)定階段。為了減少分簇帶來(lái)的額外能耗,簇穩(wěn)定階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)長(zhǎng)于形成階段(實(shí)際應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn))。在簇形成階段,每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)先生成0～1的隨機(jī)數(shù),如果生成的隨機(jī)數(shù)小于閾值,那么該節(jié)點(diǎn)就被選為簇頭。閾值的大小T(n)由下面公式來(lái)確定:T(n)={p/[1?p×(rmod1/p)]n∈G0n?GΤ(n)={p/[1-p×(rmod1/p)]n∈G0n?G其中:P為網(wǎng)絡(luò)中簇首所占比例;R為目前進(jìn)行的輪次;G為在最后1/p輪中未成為簇首的節(jié)點(diǎn)集合。節(jié)點(diǎn)被選為簇首后,就向外發(fā)送廣播信息,其他節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的廣播信號(hào)的強(qiáng)弱決定要加入哪個(gè)簇,并向簇首發(fā)送加入簇的請(qǐng)求,此廣播的過(guò)程節(jié)點(diǎn)能耗較大。簇首收到請(qǐng)求后將節(jié)點(diǎn)加入自己的路由表并為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)TDMA時(shí)間表,再將該表發(fā)送給所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。在此后的簇穩(wěn)定階段,節(jié)點(diǎn)按照該路由表進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。每隔一定時(shí)間整個(gè)網(wǎng)絡(luò)重新進(jìn)入簇重組階段開(kāi)始新一輪的簇首選舉過(guò)程。而重復(fù)的簇重組是急需改進(jìn)的地方。1.2網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性分析WSN分簇路由協(xié)議設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是通過(guò)高效的分簇算法生成合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),主動(dòng)地通過(guò)能量管理去避免網(wǎng)絡(luò)連通性下降,延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。因此,能量消耗成了通信連接性能好壞、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行周期長(zhǎng)短的主要決定因素,WSN的整體性能高度依賴(lài)于各種高能效的分簇路由算法。LEACH協(xié)議雖然極大地降低了網(wǎng)絡(luò)的總體能耗,提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性,但其仍有不足之處,如每輪都要重新分簇和重新選擇簇首,而簇建立階段的協(xié)議能量開(kāi)銷(xiāo)較大;其次,它要求傳感器節(jié)點(diǎn)之間以及傳感器節(jié)點(diǎn)與Sink點(diǎn)之間均可以直接通信,所以網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性不是那么強(qiáng),不適用于大型網(wǎng)絡(luò)。另外,LEACH算法選舉出的簇首分布不均勻、能量分布不均衡。2改進(jìn)的leah-l路徑算法的設(shè)計(jì)2.1le4-l無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)劃分為N個(gè)區(qū)域,每個(gè)區(qū)域中有多個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn),被劃分的區(qū)域則被稱(chēng)為簇,WSN中的Sink節(jié)點(diǎn)為每個(gè)初始狀態(tài)的簇建立鏈表,每個(gè)鏈表按能量從高到低的順序存放自己所屬簇的節(jié)點(diǎn),每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值為0～8,每個(gè)鏈表則認(rèn)命該鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為其初始狀態(tài)的簇首節(jié)點(diǎn),初始狀態(tài)各節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值一般為8,不過(guò)也可以根據(jù)不同情況有所改變,FLAG的值為1。LEACH-L無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示;鏈表中每個(gè)節(jié)點(diǎn)域如圖2所示。其中:指針域指向存放下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的指針;ID表示該節(jié)點(diǎn)的身份標(biāo)志;能量級(jí)別表示節(jié)點(diǎn)剩余能量級(jí)別為0～8;FLAG表示節(jié)點(diǎn)是否可以擔(dān)當(dāng)簇頭。2.2機(jī)節(jié)點(diǎn)控制幀發(fā)送數(shù)據(jù)通訊Sink節(jié)點(diǎn)在簇首認(rèn)命及簇的維護(hù)可分為以下四種情況:a)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)和簇首節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)檢查其節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別位是否發(fā)生變化。當(dāng)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能量級(jí)別發(fā)生變化時(shí),則修改其能量級(jí)別值,并將其以控制幀(包含ID和能量級(jí)別變化位)傳送到簇首節(jié)點(diǎn),簇首將所有請(qǐng)求的控制幀經(jīng)整理后將其發(fā)送到能量不受限的Sink節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)將收到的控制幀進(jìn)行分解處理,尋找每個(gè)節(jié)點(diǎn)所屬簇對(duì)應(yīng)的鏈表,并在其簇所屬的鏈表中找到該節(jié)點(diǎn),將其能量級(jí)別值減去1后,該節(jié)點(diǎn)重新按能量級(jí)別高低的順序插入到這個(gè)鏈表合適的位置,能量級(jí)別值之所以減去1,是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)能量消耗不可能在沒(méi)有通信的情況下消耗兩個(gè)能量級(jí)別。b)當(dāng)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能量級(jí)別位沒(méi)有發(fā)生變化時(shí),簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)直接向簇首傳送數(shù)據(jù)包,簇首將所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合;當(dāng)簇首的能量級(jí)別位發(fā)生變化且能量級(jí)別值大于0時(shí),首先簇首節(jié)點(diǎn)先將自己的能量級(jí)別值減去1,并存儲(chǔ)自己新的能量級(jí)別值;然后將其他簇發(fā)來(lái)的控制幀(包含ID和能量級(jí)別變化位)進(jìn)行整理;再將整理后以新控制幀的形式發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分解處理,尋找每個(gè)節(jié)點(diǎn)所屬簇對(duì)應(yīng)的鏈表,并在其簇所屬的鏈表中找到該節(jié)點(diǎn),將其能量級(jí)別值減去1后,將節(jié)點(diǎn)重新按能量級(jí)別高低的順序插入到該鏈表合適的位置。c)當(dāng)簇首能量級(jí)別位沒(méi)有變化且級(jí)別值大于0時(shí),只傳送數(shù)據(jù)包即可;當(dāng)簇首節(jié)點(diǎn)能量級(jí)別值等于0且在數(shù)據(jù)傳輸時(shí),則簇首節(jié)點(diǎn)以控制幀的形式向Sink節(jié)點(diǎn)報(bào)告,將其退出簇首信息以控制幀的形式傳送到Sink節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)判斷該鏈表中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的FLAG的值是否為1。如果為1,則Sink節(jié)點(diǎn)將認(rèn)命鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為新的簇首節(jié)點(diǎn),并要修改其對(duì)應(yīng)鏈表中原簇首節(jié)點(diǎn)的FLAG值為0且將原簇頭節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值作修改(鏈表中FLAG值為0的節(jié)點(diǎn)不能擔(dān)當(dāng)新簇首),將原簇首節(jié)點(diǎn)按能量由高到低順序重新插入到鏈表中合適的位置,新認(rèn)命的簇首節(jié)點(diǎn)被原簇首節(jié)點(diǎn)廣播給簇內(nèi)節(jié)點(diǎn),這時(shí)簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)就知道了該簇新的簇首節(jié)點(diǎn),其他節(jié)點(diǎn)向新簇首發(fā)送加入簇的請(qǐng)求,簇首收到請(qǐng)求后將節(jié)點(diǎn)加入自己的路由表并為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)定一個(gè)TDMA時(shí)間表,再將該表發(fā)送給所有簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)。否則,該簇退出工作(由于簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)能量已耗盡)。d)Sink節(jié)點(diǎn)為各個(gè)簇首節(jié)點(diǎn)分配CDMA。在此后的簇穩(wěn)定階段,節(jié)點(diǎn)按照該路由表進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。如果簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)向簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),首先發(fā)送控制幀(包含ID和能量級(jí)別變化位),簇首根據(jù)實(shí)際情況分配TDMA,進(jìn)行重新優(yōu)化分配,給予發(fā)送數(shù)據(jù)量多的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn),分配適當(dāng)時(shí)隙長(zhǎng)度,少量數(shù)據(jù)則分配較短的時(shí)隙長(zhǎng)度,未傳輸數(shù)據(jù)的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)不分配時(shí)隙。如果存在某些簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)能量級(jí)別為NULL時(shí),則立即向簇首發(fā)送請(qǐng)求退出工作,簇首將此信息通過(guò)控制幀的形式傳送給Sink節(jié)點(diǎn),該節(jié)點(diǎn)將其對(duì)應(yīng)簇首的節(jié)點(diǎn)鏈表中節(jié)點(diǎn)刪除。如果鏈表的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的FLAG的值是0,則說(shuō)明該簇已成為弱簇,該簇內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)的能量馬上就要耗盡,此時(shí),簇管理到此終止?？傊?簇首收到簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)之后,進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,如果Sink節(jié)點(diǎn)附近有別的簇首節(jié)點(diǎn)也要向Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),則其與離Sink節(jié)點(diǎn)附近的簇首節(jié)點(diǎn)重新進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,然后由離Sink節(jié)點(diǎn)較近的并且有數(shù)據(jù)將要發(fā)送的簇首節(jié)點(diǎn)傳送到Sink節(jié)點(diǎn);如果Sink節(jié)點(diǎn)附近沒(méi)有其他的簇首節(jié)點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù),則原來(lái)的簇首節(jié)點(diǎn)通過(guò)單跳或者多跳(盡量選擇在原簇首節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)直線上的簇首節(jié)點(diǎn)作為多跳的中繼節(jié)點(diǎn))的方式向Sink節(jié)點(diǎn)傳送數(shù)據(jù)。2.3算法的可靠性維護(hù)算法的可靠性維護(hù)主要涉及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加、減少及簇重組等所帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化。1e簇簇引領(lǐng)節(jié)點(diǎn)當(dāng)有新的節(jié)點(diǎn)要加入到網(wǎng)絡(luò)中時(shí),新的節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收到周?chē)渌厥坠?jié)點(diǎn)信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)決定加入哪個(gè)簇。如果節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)E簇的信號(hào)強(qiáng)度最大,則說(shuō)明新的節(jié)點(diǎn)離E簇最近,新的節(jié)點(diǎn)將向E簇簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求加入信號(hào)(附帶有該節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值和ID),這時(shí)E簇簇首判斷該節(jié)點(diǎn)是否可以讓該節(jié)點(diǎn)加入該簇(主要依據(jù)能量是否充足);如果簇首同意加入,則立即向新節(jié)點(diǎn)回復(fù)一個(gè)“yes”加入信息;同時(shí)簇首節(jié)點(diǎn)將新節(jié)點(diǎn)加入簇的信息與附近簇的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后,通過(guò)附近其他的離Sink節(jié)點(diǎn)較近的簇首傳遞到Sink節(jié)點(diǎn)(或者直接通過(guò)單跳傳遞到Sink節(jié)點(diǎn))。該節(jié)點(diǎn)找到E簇所對(duì)應(yīng)的鏈表,將新的節(jié)點(diǎn)按能量級(jí)別從大到小的順序插入到該鏈表中合適的位置;如果不同意加入,其原因一般是新的節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值沒(méi)有達(dá)到能夠擔(dān)任節(jié)點(diǎn)的水平,則簇首只新回復(fù)一個(gè)“no”拒絕信息,一旦節(jié)點(diǎn)收到該信息,則該節(jié)點(diǎn)將永久不能加入網(wǎng)絡(luò)中。2sisk節(jié)點(diǎn)大部分節(jié)點(diǎn)由于工作而使其能量漸漸消耗殆盡,這樣會(huì)造成某些節(jié)點(diǎn)失去擔(dān)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能力。如果即將失效的是簇首節(jié)點(diǎn),當(dāng)簇首節(jié)點(diǎn)能量級(jí)別值等于0且在數(shù)據(jù)傳輸時(shí),則簇首節(jié)點(diǎn)以控制幀的形式向Sink節(jié)點(diǎn)報(bào)告,將其退出簇首信息以控制幀的形式傳送到Sink節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)判斷該鏈表中的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)的FLAG值是否為1,若為1,則Sink節(jié)點(diǎn)將認(rèn)命鏈表中第一個(gè)節(jié)點(diǎn)為新的簇首節(jié)點(diǎn),并要修改原簇首對(duì)應(yīng)鏈表中的FLAG值為0且將原簇首節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別值作修改(鏈表中FLAG值為0的節(jié)點(diǎn)不能擔(dān)當(dāng)新簇首),將原簇首節(jié)點(diǎn)按能量由高到低順序重新插入到鏈表中合適的位置,否則該簇聲明退出工作;如果即將失效是簇內(nèi)節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)的能量級(jí)別發(fā)生變化且能量級(jí)別值如果為NULL,則該節(jié)點(diǎn)會(huì)立刻向所屬的簇首發(fā)送請(qǐng)求退出工作控制幀,簇首會(huì)將附近其他簇的信息與此信息進(jìn)行整理,單跳或通過(guò)多跳的方式傳遞到Sink節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)會(huì)找到該節(jié)點(diǎn)所屬的簇對(duì)應(yīng)的鏈表,將鏈表中的該節(jié)點(diǎn)刪除即可。如果簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有對(duì)簇首響應(yīng),則采用上面同樣的方法將沒(méi)有響應(yīng)的節(jié)點(diǎn)從鏈表中刪除。2.4改進(jìn)的letch-l算法簇理論分析可知,由于LEACH協(xié)議的簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)以廣播的形式相互競(jìng)爭(zhēng)簇頭節(jié)點(diǎn),不僅消耗了自己的節(jié)點(diǎn)的能量,還消耗了簇內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)的能量,而改進(jìn)后真正的通信次數(shù)為1(1次廣播),另外與其他人改進(jìn)的能量分簇算法相比,所傳輸?shù)目刂葡L(zhǎng)度較短(能量級(jí)別變化位而不是能量級(jí)別值),其每個(gè)能量級(jí)別值至少3位,而筆者改進(jìn)的能量變化位只需1位即可(其中1表示能量級(jí)別發(fā)生了變化,0表示能量級(jí)別值沒(méi)有發(fā)生變化);簇首的選取是由能量不受限的Sink節(jié)點(diǎn)根據(jù)其鏈表來(lái)選擇的,只需要Sink節(jié)點(diǎn)向原簇首節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制幀(只包括新簇首的ID)即可。因此可以大大地減少整個(gè)簇節(jié)點(diǎn)的能量消耗。LEACH-L算法簇重組頻率有了較大的降低,節(jié)點(diǎn)的能量得到了最大化的利用,節(jié)點(diǎn)負(fù)載平衡性有很大的提高,成簇過(guò)程中,避免了LEACH算法簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)互相競(jìng)爭(zhēng)簇首過(guò)多能量開(kāi)銷(xiāo),此外改進(jìn)后算法簇重組及管理的主要能量消耗來(lái)自Sink節(jié)點(diǎn),而恰恰該節(jié)點(diǎn)的能量不受限制。因此改進(jìn)后的LEACH-L算法使網(wǎng)絡(luò)的能效性得到較大的提升,網(wǎng)絡(luò)生命周期有較好的延長(zhǎng)。3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本文使用NS2離散事件模擬器來(lái)構(gòu)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的模擬環(huán)境。仿真實(shí)驗(yàn)中的環(huán)境參數(shù)配置如下:環(huán)境區(qū)域?yàn)?70m×670m,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)初始數(shù)量20且以20遞增(其中網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)分布,節(jié)點(diǎn)通信傳輸半徑為50m,采用IEEE802.15.4MAC層協(xié)議。設(shè)定節(jié)點(diǎn)初始能量為9J,發(fā)送數(shù)據(jù)包能耗為0.009(J/packet),接收數(shù)據(jù)包能耗為0.0013(J/packet),傳輸數(shù)據(jù)包大小為512bit,發(fā)送一個(gè)控制幀的能耗為0.0002(J/frame),接收一個(gè)控制幀的能耗為0.00008(J/frame),控制幀大小為10bit,實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次,實(shí)驗(yàn)結(jié)果取各項(xiàng)指標(biāo)的平均值。網(wǎng)絡(luò)總的能量消耗情況如圖3所示。從圖3可以看出,改進(jìn)后的路由算法(LEACH-L)網(wǎng)絡(luò)總的能量消耗優(yōu)于LEACH算法,剛開(kāi)始能量消耗與LEACH算法沒(méi)有較大的差別,但隨著時(shí)間的增加,LEACH-L算法能耗優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)出來(lái)了,原因是剛開(kāi)始由于Sink節(jié)點(diǎn)要占用時(shí)間來(lái)為每個(gè)簇建立鏈表同時(shí)初始狀態(tài)的簇首剩余能量還比較大,不會(huì)進(jìn)行簇重組,但是在鏈表建成后和網(wǎng)絡(luò)時(shí)間的增長(zhǎng),LEACH-L優(yōu)勢(shì)更加明顯,這是因?yàn)榇蟛糠执氐拇厥啄芰考磳⒑谋M,要進(jìn)行新的簇首選擇,而本文設(shè)計(jì)的算法的簇首節(jié)點(diǎn)剩余的能量還相對(duì)較多,不會(huì)馬上進(jìn)行簇重組,另外簇重組的能耗也小于LEACH算法,并且該算法會(huì)隨著時(shí)間的增長(zhǎng)優(yōu)越性會(huì)體現(xiàn)得更好。網(wǎng)絡(luò)的生命周期情況如圖4所示。從圖4可以看出,當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)較少時(shí),該算法較優(yōu)于LEACH算法,但是伴隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)目的增加,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)80以后,LEACH算法的生命周期急速下降,而LEACH-L受到較大的影響,這是因?yàn)檫^(guò)多的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)會(huì)造成LEACH算法更大的分簇開(kāi)銷(xiāo)和網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜度,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量急劇消耗,縮短網(wǎng)絡(luò)的生命周期,這也充分驗(yàn)證了筆者理論所分析的LEACH不適合于大型網(wǎng)絡(luò)這一點(diǎn);而LEACH-L算法由于簇重組的主要開(kāi)銷(xiāo)來(lái)自能量不受限的Sink節(jié)點(diǎn),因此才不會(huì)出現(xiàn)以上情況,所以LEACH-L算法適合比較大的網(wǎng)絡(luò)。4基于低能量的整合本文通過(guò)能