无线传感器网络LEACH路由协议的节能改进算法

摘要

无线传感器网络是集传感器技术、无线网络通信技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术以及微机电技术等为一体的一种全新的信息获取和处理技术。作为现代通信技术研究的新领域以及它广阔的应用前景,无线传感器网络已在困内外备受关注,如何将物理消息比较全面地传送给感兴趣的人,就是它的研究意义所在。
　　本文首先对无线传感器网络的体系结构、关键技术和应用前景等做了简要阐述,然后对无线传感器网络的路由协议进行了分类介绍并其对性能特点进行了对比分析,其中对分层路山协议中的LEACH协议进行了深入分析和研究改进。
　　LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种经典的WSN低功耗自适应分簇分层路由协议,但协议在簇头选择时没有考虑节点的剩余能量,且在分簇过程中没有考虑簇头节点的数量,过多的簇头造成数据冗余,过少的簇头又因数据传输距离过长而消耗较多的能量,缩短了整个网络的生存周期。本文针对LEACII存在的以上缺陷,做出两方而的改进,首先在簇头选择时,利用节点的剩余能量和节点与基站的距离对节点产生的随机数进行调节,将剩余能量较多且与基站距离较近的节点的随机数调节成更小的值.使其成为簇头的概率更人,但此方法没有考虑到簇头数目对算法的影响,然后提出最佳簇头数日的优化算法,通过将簇头数量控制在最佳范围内确保网络负载的平衡。仿真结果表明:改进后的算法有效降低了能耗,延长了节点和整个网络的生存周期。

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1 前言

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究重点及贡献

1.4本文组织结构

2 无线传感器网络概述及路由技术

2.1 无线传感器网络体系结构

2.2无线传感器网络节点结构

2.3 协议体系结构

2.4无线传感器的关键技术

2.5无线传感器网络的特征

2.6 无线传感器网络应用现状及发展前景

2.7无线传感器网络面临的挑战

2.8本章小结

3 无线传感器网络路由技术概述

3.1无线传感器网络路由协议特点

3.2无线传感器网络路由协议的设计要求

3.3无线传感器网络路由协议分类

3.4路由协议关键性能分析比较

3.5分簇路由的优势

3.6本章小结

4 LEACH算法的研究及改进

4.1 LEACH网络模型

4.2 Leach协议节点的能耗模型

4.3 Leach协议的算法过程

4.4 LEACH协议的优缺点

4.5 LEACH协议的改进

4.6 仿真与分析

4.7 本章小结

5总结与展望

5.1 文章总结

5.2 展望

致谢

参考文献