文 献 综 述

一、前言

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）随着科学技术的发展应运而生。在世界范围内出现了具有通信能力、感知能力和计算能力的微型传感器，这些微型传感器组合在一起构成了传感器网络。该网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够将客观上的物理世界和逻辑上的信息世界融合在一起，进而改变着人与人、人与自然的交互方式，得到了世界各个国家的高度重视。

在信息大爆炸的时代，WSN，这种新的通信模式推动了科学技术的发展和人类社会的进步，对国家经济的发展和社会的安全起着至关重要的作用，WSN已经成为国际竞争的标准之一，引起世界各国工业领域、学术领域和军事领域的高度重视。2003年美国自然科学基金委员会制定了WSN研究计划，投资了3400万美元作为无线传感器相关领域的研究资金；我国最近几年也开始重视WSN 技术的研究，国家自然科学基金委员会资助了许多WSN研究项目。2006年初发布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》确定了三个信息技术的前沿方向，其中有两个都是与WSN研究直接相关的。

二、发展及研究现状

无线视频传感器网络(WVSNs：Wireless Video Sensor Networks) 是一种典型的无线传感器网络，是一种大规模、自组织、随机部署、环境复杂、节点资源有限、网络拓扑经常变化的多跳无线多媒体网络。这种网络由视频传感器节点、汇聚节点和控制中心组成。视频传感器节点具有低成本、低功耗的特点，节点大量分散在感知区域内，并将监测到的视频数据通过无线多跳通信方式传送到汇聚节点，汇聚节点将信息转发至外部网络，再交付给控制中心进行检测、分析等。作为一种典型的无线传感器网络，视频传感器拥有广阔的应用前景，主要包括军事应用、环境科学、医疗健康、空间探索以及其他商业应用。

在无线视频传感器网络中，只有少数的节点是可以移动的，大多数的节点都是静止不动的。一般来说，构成无线视频传感器网络的这些节点工作在人们无法接近的比较恶劣甚至很危险的条件下，是不能随意更换节点或者补充能源的，所以在无线传感器网络的设计中，其核心问题就是如何延长网络的生命周期或者如何高效利用网络资源。视频传感器节点需要在较长的时间内传送连续的视频数据，消耗了较多的能量，所以延长网络生命周期成为了一个挑战性问题。在保障视频传输质量的前提下有效降低能量消耗、延长网络的生命周期成为本文研究的重心。通过对通信协议进行研究，将各个节点所在区域的相关性信息检测出来，并对相关信息进行压缩处理，从而节约带宽资源，降低信息在传输过程中的能量消耗，延长网络生命周期。

三、Leach协议介绍

路由协议主要包括平面路由协议和层次路由协议，其中层次路由协议应用比较广泛。有代表性的层次路由协议包括低能量自适应聚类（LEACH）协议、门限敏感的传感器网络节能协议（TEEN）协议和HEED协议等。本文主要对LEACH协议加以介绍。

LEACH协议主要是通过随机地选举出簇头节点，非簇头节点将信息交付给所在簇的簇头节点，再由各簇头节点将信息传递给Sink节点。由于作为簇头节点要承担完成数据融合、将信息传递给Sink节点等工作，所以能量消耗比非簇头节点能量消耗快，这将造成网络中能量消耗的不均衡，造成能量的浪费，缩短了网络生命周期。所以，在LEACH协议中引入了#8220;轮#8221;的概念，即周期，将簇内各个节点被选举为一次簇头节点作为一个周期。相邻的节点之间动态地形成簇，并随机地选举出簇头节点，使各个节点担任簇头节点的可能性是均衡的，从而达到合理利用资源，延长网络生命周期的目的。