基于LEACH-EE的高效聚类路由算法-PRIM-LEACH

论文摘要

随着微系统技术、半导体技术、计算机技术、通信技术的飞速发展,无线传感器网络的应用范围越来越广,其研究已成为无线网络领域的重要课题。无线传感器网络有其自身的特点：节能性要求高,节点能量有限；以数据为中心,信息融合需要在本地进行。针对无线传感器网络的特点和用途,设计专用的通信协议已成为当前无线传感器网络领域内亟待研究的课题。LEACH-EE在LEACH协议的基础上对其传输路径进行了改进,但是簇首之间可能会产生路由迂回的现象,所以本文的主要工作是基于PRIM算法的最小生成树多跳路由算法。该算法考虑多个因素来选择簇首,包括节点的剩余能量和节点与基站的距离等,同时优化簇首之间数据的传输路径,从而减少能量的消耗,优化能量在网络中的负载,达到延长网络生存周期的目的。本文首先介绍了无线传感器网络的概念、特点、应用领域等,随后对目前比较流行的几种路由协议进行了介绍和分析。然后,本文着重介绍了新的高效聚类路由协议PRIM-LEACH,并采用MATLAB对PRIM-LEACH、LEACH和LEACH-EE三种路由协议进行仿真实验结果对比,验证了该协议在延长网络生命周期和均衡节点能耗方面的有效性。最后,对全文进行了总结并对未来无线传感器网络发展进行了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 本文的工作
• 1.3 本文章节安排
• 第2章 无线传感器网络概述
• 2.1 传感器网络和节点结构
• 2.2 无线传感器网络的特点
• 2.3 无线传感器网络分层模型
• 2.4 无线传感器网络的性能评价
• 2.5 无线传感器网络的关键技术
• 2.5.1 网络拓扑控制
• 2.5.2 时间同步
• 2.5.3 定位技术
• 2.5.4 网络安全
• 2.6 无线传感器网络的应用
• 2.7 本章小结
• 第3章 无线传感器网络路由协议的研究
• 3.1 无线传感器网络路由协议的特点
• 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 平面路由协议
• 3.4.1 Flooding
• 3.4.2 SPIN
• 3.4.3 SAR
• 3.4.4 定向扩散（Direction Diffusion）
• 3.5 层次路由协议
• 3.5.1 LEACH协议
• 3.5.2 LEACH-EE协议
• 3.5.3 TEEN协议
• 3.5.4 PEGASIS协议
• 3.5.5 HEED协议
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于LEACH-EE高效聚类路由算法—PRIM-LEACH
• 4.1 PRIM-LEACH协议的设计思想
• 4.2 系统模型
• 4.2.1 网络模型
• 4.2.2 能量模型
• 4.3 PRIM-LEACH的实现
• 4.3.1 PRIM-LEACH成树策略
• 4.3.2 PRIM-LEACH算法描述
• 4.4 PRIM-LEACH协议的性能分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 PRIM-LEACH实验仿真
• 5.1 仿真结果
• 5.2 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表