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无线传感器网络是由大量随机分布在监控区域内的传感器节点通过无线通信方式形成的多跳自组织网络系统。传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。随着集成电路工艺的进步，处理器和传感器模块的功耗变得很低，绝大部分能量消耗在无线通信模块上。因此如何有效地利用节点能量，延长网络生命周期是无线传感器网络路由协议设计的首要目标。
本文总结归纳了无线传感器网络的体系结构和特点，综述无线传感器网络中典型的平面路由协议和分簇路由协议，总结了分簇路由协议的优点。分簇路由协议是本文研究的重点，研究分析分簇路由协议中最有代表性的LEACH协议的详细流程。
在理想网络模型下研究分簇路由协议每轮在不同阶段的能量消耗，分析簇首节点数量、簇首节点的位置、簇的分布情况等因素对各阶段能量消耗的影响。对LEACH协议进行仿真实验并结合影响分簇路由协议能量消耗的相关因素分析LEACH协议中存在簇首节点数量不固定、分簇不均匀、分簇带来的额外开销大、选择簇首时没考虑节点剩余能量的缺点。在分析分簇路由协议各阶段能量消耗的基础上，针对LEACH协议存在的缺点提出了改进的分簇路由协议LEACH—FC(Fix Cluster)。与传统的分簇路由协议动态成簇不同，LEACH—FC采用固定簇的形式，汇聚节点根据网络中节点的位置信息使用模拟退火算法优化初始簇首节点集合，并对网络中的节点分簇。此时的簇结构使网络全局能量消耗最小化，并且分簇相对比较均匀。使用固定簇并且每个簇中有一个簇首节点，不仅能保证每轮网络中的簇首节点数量是最优簇首数量，还可以减少分簇带来的额外开销。LEACH—FC的簇首选择机制分为两个阶段，在第一阶段，网络中的簇首使用模拟退火算法优化选取的节点直到这些节点的剩余能量少于自己簇内所有节点剩余能量的平均值，可以减少整个网络的能量消耗。当网络中节点剩余能量差异较大时进入第二阶段，选取剩余能量最多的节点担任簇首，更注重节点能量的均衡消耗。
通过NS2仿真软件进行仿真实验，仿真结果表明改进的分簇路由协议分簇相对比较均匀，网络能量消耗、节点死亡率、网络生命周期、第一个死亡节点的存活时间相关性能评价指标均优于LEACH协议，是一种能量高效的分簇路由协议。