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自由空间光通信(Free Space Optical,FSO)是一种具有通信带宽高、频谱资源丰富、安全性高且组网灵活等特点的通信技术,而在无线通信领域无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)已经较为成熟。随着科技的进步,近些年来,无线光传感器网络(Free Space Optical Sensor Network,FSOSN)也逐渐发展起来,成为FSO研究领域的热点。FSOSN发展中面临的一个主要问题就是无线光传感器节点的能耗问题,为了更好地延长网络生存时间,提高节点的能量利用率很重要。分簇算法则是节能技术的重要研究点。在分簇算法中,应该尽量避免成员节点向基站直传数据,而是通过簇头融合后再集中传输。作为一种典型的分簇算法协议,低功耗自适应集簇分层型(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)协议能够有效地降低传感器网络中数据传输的能量消耗,但同时该协议也存在一些缺陷,例如:簇头节点选取的机制是随机的;在选举簇头节点时,并未考虑节点的分布位置、剩余能量和节点密度等因素带来的影响。这些缺陷可能导致网络中簇分布不均、某些节点过快死亡等情况的出现。同时LEACH协议适用的是节点静止的传感器网络,对于节点移动的传感器网络其性能并不是很理想。本文依据全向智能光学天线和无线光传感器节点的能量消耗模型,同时借鉴传统WSN相关技术,针对经典LEACH协议的缺陷,分别对节点静止和节点移动的FSOSN分簇算法进行了深入研究。在节点静止的FSOSN中,依据经典LEACH协议,簇内的数据经簇头融合后直接发送到基站,随着传输距离的增加,所需消耗的能量也会增加,那些距离基站较远的簇头节点会更早地死亡,从而导致网络拓扑的不稳定。在节点移动的FSOSN中,由于节点的移动,网络的拓扑变化比较频繁,簇头选举更应该考虑节点的移动性。结合LEACH协议,本文针对节点静止和移动的FSOSN,分别提出了相应的分簇算法——基于LEACH协议改进的节点静止的分簇算法(Node Stationary Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH-NS)和基于LEACH协议改进的节点移动的分簇算法(Node Mobility Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACHNM)。LEACH-NS中首先依据节点的分布位置和能量消耗模型,得到使得网络局部能量消耗最低的簇半径公式,随后对簇头选举阈值公式进行改进,重点考虑了剩余能量、区域密度和距离基站的距离等节点的参数,并改进了最优簇头比率公式随后对数据稳定传输阶段作了详细描述。而在LEACH-NM中,首先用节点随机移动模型来模拟网络节点的移动,簇半径公式则是参照LEACH-NS中的,剩余能量、区域密度和距离基站的距离依旧是簇头选举阈值公式的关键因素,并重点考虑节点的移动速度,同时辅以移动因子进行簇头选举,并在成簇阶段引入通信代价因子,帮助成员节点选择合适的簇,随后对数据稳定传输阶段作了详细描述。最后,通过MATLAB仿真软件,分别对LEACH-NS和LEACH-NM进行仿真分析,并同LEACH协议作对比。仿真结果表明,LEACH-NS和LEACH-NM均降低了网络能量消耗、延长了网络生存时间且提高了网络数据传输量。