低能量自适应分簇结构路由算法的改进与实现

摘要

近年来，无线传感器网络(WSN)逐渐引起人们的关注，并被广泛应用于国防、工业、科研等领域。无线传感器网络节点数量庞大、单个节点资源极其有限，因此，为改进优化无线传感器网络路由协议、有效节约能源、延长网络生命周期，研究高效节能路由算法便成为无线传感器网络研究的一个重要课题。 本文通过对无线传感器网络经典路由算法的深入分析，借鉴其优秀思想，以低能量自适应分簇结构算法(LEACH)为基础，通过对其改进优化得出了一种全新的高效节能路由算法——簇头能量最大算法(MECH)。 LEACH协议算法是一种以簇为基础的路由算法。由于簇头节点选取的随机性，决定了每个簇的大小很不均衡。所以，LEACH虽然能够起到一定的节能作用，但延长网络寿命的效果并不十分明显。本文提出的MECH协议算法是一种自组织层次式路由算法，它通过记录“跳数”和“能量值”两个数据，控制簇的拓扑结构，改变了LEACH算法中簇划分的不均衡性。通过簇拓扑的均匀划分，均衡了网络通信负载，从而节省了通信过程中的能量消耗。另外，MECH算法中，簇头节点在进行数据上传过程中采用了层次递进的通信方式，缩短了簇头节点与Sink节点的通信距离，节省了能量消耗。通过以上两方面的改进优化，通过NS-2模拟环境测试，结果显示MECH算法在能量节省、延长网络生存期方面优于LEACH算法。

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文摘

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声明

1绪论

1.1传感器网络的特点

1.2传感器网络的应用

1.3传感器网络的研究进展

1.4传感器网络的研究热点

2传感器网络的组成及特性

2.1传感器网络节点

2.1.1传感器网络节点的构成

2.1.2传感器网络节点的限制

2.1.3传感器网络节点实例

2.2传感器网络路由协议

2.2.1传感器网络网络体系结构

2.2.2传感器网络路由协议的分类

2.2.3与其它无线网络路由协议的区别

2.2.4几种典型层次式路由协议

2.3本章小结

3LEACH协议的分析与改进

3.1LEACH协议

3.1.1LEACH协议介绍

3.1.2LEACH协议的特点

3.1.3LEACH协议算法改进的探讨

3.2MECH协议

3.2.1MECH协议介绍

3.2.2MECH协议的实现

3.2.3MECH协议的主要特点

3.3本章小结

4MECH协议的测试与仿真

4.1NS-2模拟器

4.2MECH协议模拟

4.2.1网络模拟的方法和一般过程

4.2.2Trace文件

4.2.3模拟过程

4.2.4模拟结果分析

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢