无线传感器网络LEACH路由算法改进研究

摘要

无线传感器网络(WSN)是由数量众多、结构简单、低数据速率、价格低廉的无线传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个以数据为中心、多跳、自组织的无线传感器网络。非常适合在无人看管、人类难以到达和难以对网络进行维护的环境中使用,因此无线传感器网络(WSN)在环境监测、武器装备、工农业生产、日常生活等领域具有非常广阔的应用前景。随着标志第三次信息革命到来的物联网的提出,又将无线传感器网络研究和应用推向了一个新的高潮。通过物联网,人类将可以从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物和物与物之间的沟通连接,使人与物智慧对话。虽然物联网中的做为物体存在的节点是有持续电源供给的,但是物联网也是无线传感器网络中的一支,所以物联网发展也就必然推动着无线传感器网络的不断向前发展。目前无线传感器网络研究中存在着很多热点,但是无线传感器网络中传感器节点的能量有限问题依然是大家热衷研究的课题。因为无线传感器网络中传感器节点的能量有限而又不能得到供给,所以能量问题一直遏制着无线传感器网络的应用、推广和发展。
　　 本文主要是针对无线传感器网络的节能问题进行研究,在深入研究LEACH算法的基础上,针对突出的几个问题提出相应的解决方案,并在改进算法中给予实现。在无线传感器网络中传感器节点总能量保持不变的情况下,改进算法引入GPS定位,有效地进行整个网络的分簇和路由表的建立,在数据传送过程中节省了路由建立的时间；在数据的收集方面按用户需求进行数据收集的最大范围的划分,减少收集到的数据多样性,有效地减少簇首对收集到的数据进行融合所需要的能量；对数据收集的最大范围范围内传感器节点进行模式控制,保持尽量少的传感器节点处于工作模式,这样可以有效地节能整个无线传感器网络的能量,同样也可以减少簇首对收集到的数据进行融合所需要的能量；组建了分簇簇首团,按一定的计算方法使分簇簇首团的总能量消耗速率与普通节点的能量消耗速率相当,保持整个无线传感器网络的能量均衡。改进算法通过仿真工具OMNET++得到的仿真结果显示,改进算法虽然第一个死亡节点要比LEACH算法出现的早,传输过程中数据冗余度稍大,但整个网络的网络生存周期却取得了一定程度的延长。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 本文的主要研究内容及论文结构

第二章 无线传感器网络的概述

2.1 无线传感器网络概念

2.2 无线传感器网络的体系结构

2.2.1 传感器网络拓扑结构

2.2.3 传感器网络协议栈

2.3 无线传感器网络特点

2.4 、与Ad hoc网络的区别

2.5 无线传感器网络路由协议分类

第三章 LEACH算法的研究

3.1 LEACH算法

第四章 LEACH算法的改进

4.1 改进算法的设计思想

4.2 改进算法的设计基础

4.2.1 无线能量模型

4.2.2 网络运行环境

4.3 改进算法描述

4.3.1 簇首的选取和路由的建立

4.3.2 分簇内部的初始化

4.3.3 分簇簇首团初始化

第五章 改进算法的仿真

5.1 仿真工具的介绍

5.2 仿真模型

5.3 仿真程序

5.4 仿真结果分析

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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