介绍
无线传感器网络（WSN）在环境监测、军事行动、目标跟踪和监视系统、车辆运动控制、地震探测、病人监测系统、污染控制系统等方面有着广泛的潜在应用。这些网络由SN组成，SN能够监测和处理来自特定地理位置的数据，并将数据发送到称为基站（BS）的远程位置。
WSN通常由小型、廉价、资源受限的设备组成，这些设备使用多跳无线通信相互通信。WSN的每个节点称为SN，它包含一个传感器、嵌入式处理器、有限的内存、低功耗无线电，通常使用电池操作。每个SN负责本地感测所需事件，并中继其他SN感测到的远程事件，以便通过BS将事件报告给目标。由于SN的能量有限，因此应仔细设计WSN的应用程序和协议，以优化能量消耗，延长网络寿命。图1显示了WSN的一般视图，其中包括部署在地理区域中的BS、集群头（CH）和SN（Cook和Das，2004）。
在无线传感器网络中，集群技术被广泛用于设计各种节能协议。此类中最常用的协议之一是低能自适应聚类层次（LEACH）（Heinzelman等人，2000年）。LEACH是一种自组织、自适应的集群协议，它使用WSN中SN之间均衡的能量负载分布。LEACH的操作分为几轮，每轮分为两个阶段，即：设置阶段和稳态阶段。与设置阶段相比，稳定阶段总是很长，以将开销降至最低。在LEACH协议中，SN将自己组织成本地集群，其中一个节点作为领导者，称为集群头（CH），其余节点作为普通节点。为了延长网络的寿命，LEACH包括高能CH的随机旋转，并执行本地数据融合，以将从CH发送的数据量传输到BS。如果BS远离网络，则CH的能量将受到影响，因为只有CH与BS直接通信。不同时间间隔的簇集将不同，成为CH的决定取决于SN剩余的能量。图2描述了LEACH协议中由发射机和接收机组成的各种单元。
它还显示了（Heinzelman等人，2000）定义的发射机和接收机的各种参数，定义如下。传输无线电方程定义如下（Heinzelman等人，2000）：
接收无线电方程为是传输和接收的无线电能量耗散是用于传输k个远程比特信息d日.
对于集群形成，每个SN决定是否成为当前回合的CH。此决定基于网络的CH百分比以及SN到目前为止成为CH的次数。在这个过程中，每个序列号都必须选择一个介于0和1之间的随机数。如果数字小于阈值，序列号变为当前轮次的CH。阈值设置如下（Heinzelman等人，2000）：哪里P（P）是CH的期望百分比（例如。，P（P）=0.05),第页是本轮，并且克是过去1中没有CHs的SN集/P（P）轮。在第0轮中，每个序列号都有一个概率P（P）成为CH.第0轮中为CHs的SN不能成为下一个1的CHs/P（P）轮。因此，必须增加剩余SN成为CH的概率，因为有资格成为CH的SN较少。使用此阈值，每个SN将在1内的某个点成为CH/P（P）轮次。表1显示了LEACH协议中使用的各种参数（Heinzelman.，2000）。
LEACH协议的每一轮都由建立阶段和稳定阶段定义。在设置阶段，当前轮次的CH向其余SN广播广告消息。SN必须保持其接收器处于打开状态，并且基于广告的接收信号强度，每个非CH节点决定其在这一轮中属于哪个集群。如果出现平局，则选择随机CH。在稳定阶段，使用休眠模式激活可以降低所有集群成员（CM）的能量，现在可以开始数据传输。一旦CH拥有来自CM的所有数据，CH将聚合数据并将其融合到BS。经过一段时间（这是事先确定的）后，下一轮开始于每个SN，以确定它是否应该是这一轮的CH。图3显示了协议中使用的步骤。
除了无线传感器网络的许多潜在应用之外，还有许多限制因素，如部署策略、最佳能耗、计算和存储、可扩展性、安全性、容错性、可靠性、服务质量（QoS）、适应性和带宽利用率。文献中的许多建议都是基于上述定义的参数进行报告的。鉴于上述问题，本文详细描述了各种现有的基于LEACH的路由和集群协议，这些协议用于解决WSN中出现的许多上述定义。
本文的其余部分组织如下。第2节根据不同的参数提供了不同的基于集群的路由协议的分类。第3节就各种参数对所有基于LEACH的集群协议进行了比较。第4节提供了该领域的未决问题，最后第5节对文章进行了总结。
