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无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)是由微型无线传感器节点通过自组织的方式形成的网络,通常用来执行通信、监测、定位和追踪等任务,被广泛应用于农业监测,灾难管理,军事侦察,森林火灾追踪,安全监视和医疗健康诊断等场合。层次型路由协议是一种高效的路由协议,它具有低开销、低延时、低能耗和高扩展性等特点,在无线传感器网络路由协议中具有独特的优势。为了解决在层次型路由协议中引入簇间多跳而带来的数据冲突问题,本文在研究MIT uAMPS-LEACH协议源码和Heinzelman等研究者对于数据冲突问题的分析的基础上,提出了两种可行的数据冲突解决方案:基于多簇首的同簇异频方案和基于统一帧时的时分复用方案。对应所提出的方案,本文进一步提出了两种路由协议LEACH-DC和LEACH-TD并在NS2上进行了实现。这两种方案可以不同程度地解决簇间多跳带来的数据冲突问题,前者使外簇首的忙碌状态尽量分散,减小数据冲突的概率,适用于不要求簇首和其中继簇首的发送频率一致的场合,在LEACH协议上实现也较为简单;后者统一了簇内数据收集阶段的帧时,使簇内数据收集阶段与簇间数据传输阶段完全分离,几乎可以避免数据冲突,适用于要求簇首和其中继簇首发送频率一致的场合。本文所提出的方案是从实际应用的角度解决数据冲突问题,是在LEACH协议上实现簇间多跳路由的关键一步,对于WSN的网络规模扩展和寿命提高具有重要意义。在WSN层次型路由协议中,簇首承担了局部网关的作用,需要一直不休眠地收集簇内数据并将融合后的数据发送至基站,倾向于首先失效,这将导致网络能耗不均衡,不利于网络寿命的延长。针对该问题,本文提出了一种基于多起点最小生成森林算法的WSN分层多跳路由协议LEACH-CMF。协议在簇内和簇间同时使用了多跳机制,使其它节点分担簇首负载,从而达到均衡网络能耗和延长网络寿命的目的。此外,采用所提出的基于统一帧时的时分复用数据冲突解决方案改进了TDMA时隙的分配,避免了数据冲突,也使包括簇首在内的所有节点在非工作阶段尽可能地休眠,进一步节省能量消耗。通过NS2仿真软件对LEACH-CMF协议进行性能评估,结果表明:提出的算法能够有效地均衡节点的能耗,延长整个网络的寿命。