基于LEACH协议的无线传感器网络路由协议改进算法

摘要

无线传感器网络节点的能源问题是现在无线传感器网络发展缓慢的原因之一，而改善网络路由协议是改进无线传感器网络的重要途径;具体而言，可以提高节点的计算能力和存活能力，减少节点能量的损耗，来延长整个网络的寿命。
　　目前已经有很多学者从事相关的研究工作，提出了许多相关的协议算法，并取得了一定的进展。传统的LEACH算法每轮都要分簇，而且是在全网范围内选择簇头。本文提出的基于LEACH协议的改进算法只进行一次分簇，之后的周期中，在每个分好的簇内选择新的簇头，有效降低了节点的能源消耗;另外，在簇内范围选择簇头时，本文提出的改进算法综合考虑了节点的剩余能量、节点密度和节点与基站之间的距离。
　　本文主要工作如下:
　　(1)选用聚类算法分簇。本文采用迭代自组织数据分析算法(ISODATA)对无线传感器网络节点进行聚类，将传感器网络中的所有节点分成面积不等的若干个簇，分簇完成之后，保持节点所属的簇不变，在后期数据传输过程中不再重复分簇。传感器网络运行一段时间后，在各簇内选出某个节点作为该簇的簇头。这样的改进不仅减少了传统LEACH算法每轮簇头选举后重新分簇的时间和能量消耗，而且大大降低了节点等待全网簇头广播的时间和处理广播消息的能量消耗。
　　(2)综合考虑各方面因素进行簇头选择。在簇头选举过程中，综合考虑节点的剩余能量信息、节点密度和节点与基站节点之间的距离，这样的簇头选择策略较传统的簇头选择算法更有效。从而延长了热点区域的节点存活时间，提高了整个网络的寿命。
　　(3)借助MATLAB模拟并完成仿真实验。对比最优簇头率下的LEACH算法和本文提出的改进算法。
　　本文提出了的改进路由算法，主要改进点在于:
　　(1)无线传感器网络工作期间只进行一次分簇，之后的周期中，在每个分好的簇内选择新的簇头。
　　(2)簇头选择时，将节点的剩余能量信息、节点密度和节点与基站节点之间的距离方面的信息进行有机的整合，选出更优的簇头。
　　通过实验得出，本文所研究的改进算法在各个方面较传统的LEACH算法都有一定提升。该算法对无线传感器网络的研究提供了具有一定参考价值的资料，并对继续深入研究起到了借鉴作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 无线传感器网络的概述

1．1．2 无线传感器网络的应用

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 文章组织结构

第二章 无线传感器网络路由算法

2．1 无线传感器网络路由协议的概述

2．2 无线传感器网络的路由算法

2．2．1 平面路由算法

2．2．2 层次路由算法

2．2．3 路由算法的性能比较

2．3 本章小结

第三章 基于LEACH协议的改进路由算法

3．1 LEACH协议算法的不足

3．2 基于LEACH协议的改进算法

3．2．1 改进算法的思想

3．2．2 改进算法的设计

3．3 改进算法难点分析

3．4 本章小结

第四章 改进算法仿真实验的设计与分析

4．1 仿真工具MATLAB介绍

4．2 节点能量消耗模型

4．3 仿真环境与实验组参数设置

4．4 仿真结果与分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 本文总结

5．2 下一步研究工作

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢