目前，WSN的路由协议主要分为平面路由和层次路由两大类。在层次路由协议中，基于簇结构的协议因其高效性而成为研究的热点。其中，LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议是最典型的代表。LEACH通过节点随机选择簇头，并在簇内进行数据聚合，从而减少通信能耗。尽管如此，LEACH协议仍存在一些不足，比如簇头分布不均和簇的负载不均衡。
为了克服这些缺点，EECS（Energy Efficient Clustering Scheme）协议被提出。EECS改进了通信代价的计算方式，考虑了节点到簇头、簇头到基站之间的距离，并通过权值调整，实现了簇头间的负载均衡。实验证明，EECS协议比LEACH协议的网络生命周期提高了30%以上。
然而，EECS协议并非完美。它在簇头竞选阶段存在一个潜在的问题：当多个节点同时广播竞选消息时，可能会导致簇头分布不均，出现局部空白区。另外，EECS在计算通信代价时，没有充分考虑簇头剩余能量的因素，这可能导致一些剩余能量较低的簇头过早耗尽能量。
针对EECS的不足，我们可以考虑一种改进的算法——ADEECS（Advanced EECS）。在簇头选举阶段，ADEECS采用了竞争延迟机制，通过延迟发送竞选消息，避免多个节点同时退出竞选的情况。此外，在成簇阶段，ADEECS设计了新的通信代价计算公式，该公式不仅考虑了节点到簇头的距离，簇头到基站的距离，还加入了簇头剩余能量的因素，从而更全面地评估通信代价。
无线传感器网络作为一项前沿技术，其路由协议的研究对于提高网络的性能和寿命至关重要。从LEACH到EECS，再到ADEECS，研究者们不断探索着更高效、更节能的解决方案。未来，随着技术的进步和应用的深入，我们有望看到更多创新的路由协议，为无线传感器网络的发展带来新的突破。
1 引言
无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由大量具有特定功能的传感器节点通过自组织的无线通信方式，相互传递信息，协同地完成特定功能的智能专用网络。传感器网络一般投放在条件恶劣的环境或者难以涉足的地域中，节点电池的更换或能量的补充几乎是不可能的，所以节能路由协议的设计，对无线传感器网络来说意义十分重大。目前，提出的WSN路由协议主要有平面路由协议和层次路由协议两类，其中基于簇结构的层次路由协议是当前国内外研究的热点口。
1相关研究
WSN分簇路由协议设计的首要目标是通过高效的分簇算法形成合理的网络结构，通过主动的能量管理阻止网络连通性下降，延长网络的生命周期。最典型的无线传感器网络分簇路由协议是LEACH协议，人们在LEACH协议的基础上也研究出很多改进的分簇路由协议，EECS(Energy Efficient Clustering Scheme)协议就是其中一种经典的改进算法。
1.1LEACH协议
LEACH是分布式成簇协议的代表。每个节点产生一个0～1的随机数，如果这个数小于阈值，则该节点向整个网络广播它是簇头。阈值的计算公式为：
式中：p是簇头占所有节点的百分比，即节点当选为簇头的初始概率，实际的簇头概率以p为中心上下浮动;r是目前循环进行的轮;G是在最近1/p轮中没有当选过簇头的节点集合。可以看出，当选过簇头的节点在接下来的1轮中将不能成为簇头，而其他节点，因节点产生小于T(n)随机数的概率随之增大，所以节点当选为簇头的概率也增大。竞争成功的簇头节点广播当选的消息后，其他节点根据簇头广播信号的强弱决定加入哪个簇。由于簇头是随机挑选的，因此LEACH协议不能保证簇头在网络中分布均匀，而且节点根据自身通信代价最小原则选择加入哪个簇的成簇算法，但不能保证簇的负载均衡。
1.2 EECS协议
如前所述，LEACH等算法中，节点根据自身通信代价最小原则选择加入哪个簇，不能保证簇的负载平衡，而且没有考虑距基站较远的簇头能量耗费过快等问题。针对这些问题，EECS提出一个新的通信代价公式(2)来决定节点加入哪个簇：
式中：cost(j，i)是节点Pj加入簇头i的代价;d(Pj，CHi)是节点到簇头的距离。式(3)中f子函数保证最小化节点与簇头之间的通信代价;d(CHi，BS)是簇头i到基站的距离，式(3)中g子函数保证最小化簇头i到基站的通信代价;权值w的设置则根据具体应用，在成员节点能量与簇头能量消耗之间折衷，目标是最大化网络生命周期。节点Pj选择cost(j，i)最小的簇头i加入，从而保证每个簇头负载均衡。实验结果显示，EECS协议的网络生命周期较LEACH协议提高了30%以上。
2问题的描述
EECS算法的实质是在簇头选择阶段，总是让剩余能量最大的节点当选为簇头;在成簇阶段，联合考虑普通节点与簇头的距离，以及簇头与基站的距离。其创新之处在于：只有小部分节点参加簇头的竞选;在局部范围内广播消息，选举过程没有迭代;以节点的剩余能量为竞选参数;设计了簇头之间负载均衡的策略。
EECS协议存在的问题：
(1)EECS算法在成簇阶段让候选节点同时广播竞选消息COMPETE_HEAD，容易造成簇头分布漏洞问题。如图1所示，节点C在B的竞选半径内;节点B在A的竞选半径内，且剩余能量方面A>B>C。在这种情况下，C收到B的竞选消息退出竞选的同时，B收到A的竞选消息退出竞选，这就会造成局部簇头分布漏洞的情况。
(2)EECS算法在成簇阶段的通信代价只考虑了普通节点与簇头的距离，以及簇头与基站的距离，没有考虑簇头的剩余能量。这样就会造成部分剩余能量相对较少簇头节点的早死现象。
针对EECS协议存在的问题提出了ADEECS(Advanced EECS)协议，该算法在簇头选举阶段使用了竞争延迟的方法，在成簇阶段设计了新的通信代价计算公式。
