基于LEACH协议的最少能量消耗算法的研究

摘要

无线传感器网络（WSNs:Wireless Sensor Networks）结合了嵌入式技术、无线通讯技术、传感器技术和计算机网络技术等多个领域的技术。这种网络通过众多传感器节点能够实现即时的感知、收集、检测周围环境或所感知对象的某些情况，并予以施行相关处理或者控制等。无线传感器网络的这些独有的特点以及可预见广泛的应用范围，已经获得了商业界、工业界、学术界等多个行业的高度关注，并已经被广泛应用于工商业、国防军事、医学卫生和自然监测等多个方面，被誉为是将对本世纪产生巨大影响力的技术之一。
　　本文首先介绍了无线传感器网络的研究背景和研究价值，具体分析了这种网络的体系结构、系统特征以及它与其他传统网络的关联和差异。由于无线传感器网络在实际使用中一般由数量巨大、散布广泛的传感器节点组成，而这些节点个体的能量、计算资源和通讯能力都十分有限，所以无线传感器网络无法使用传统的路由协议，因此怎样延长整个网络生命周期对无线传感器网络具有重要的理论和实际意义，而其中对这种传感器网络研究的一个重要课题就是研究如何实现高效率低能耗的路由协议算法。所以，本文对无线传感网络的路由协议算法进行了重点阐述，并且仔细的剖析了其中的常见且具有代表性的一些路由协议。
　　本文对目前现有常见的路由协议算法进行了对比分析，在其基础上着重研究了 LEACH路由协议，并且在汲取消化 LEACH路由协议算法之后，提出一种基于 LEACH路由协议算法的改进算法：最少能量消耗算法。最少能量消耗算法通过对簇在每一轮消耗的能量进行分析判定，并对消耗不合理的簇进行合理引导，使簇的能量的消耗达到一个最佳消耗值，促使整个网络能量使用趋向于最少化，从而达到增长整个网络系统生命周期的目的。然后通过理论推导和MATLAB仿真实验结果表明：最少能量消耗算法相比于传统 LEACH协议，有效地节省了节点能量，延长了网络生命周期。
　　最后，本文还分析了该算法的不足之处，指出了须要进一步的解决的难点与方向。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 无线传感器网络现状以及应用

1.3 论文研究内容与论文的组织结构

第二章 无线传感器网络概述

2.1 无线传感器网络的组成及特性

2.2 无线传感器网络路由协议

2.3 本章小结

第三章 LEACH协议研究

3.1 LEACH协议

3.2 LEACH协议模型

3.3 LEACH协议分析

3.4 本章小结

第四章 最少能量消耗的优化算法

4.1 最少能量消耗的优化算法提出的背景

4.2 最少能量消耗的优化算法描述

4.3 本章小结

第五章 最少能量消耗算法的性能分析与仿真

5.1 MATLAB仿真工具介绍

5.2最少能量消耗算法能耗分析

5.3 仿真环境及模型参数

5.4 最少能量消耗算法仿真结果

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文