无线网络路由协议的研究 ——基于LEACH的无线传感网络路由协议研究

论文摘要

传感器、嵌入式计算、网络和无线通信四大技术孕育了无线传感器网络。无线传感器网络可以被广泛的应用于军事,商业,医疗救护,环境监测等多方面。由于无线传感器网络通常由大量密集的传感器节点构成,节点的能源、计算能力和带宽都非常有限,传统的无线路由协议不适合无线传感器网络。从而设计能够有效节约能源,延长网络生命周期的路由协议成为了无线传感器网络研究的一个重点。LEACH （ Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）就是针对无线传感器网络提出的一种路由算法。它是一种层次路由协议,通过划分聚类来组织路由,可以降低网络的能量消耗和延迟。但是由于聚类成员和聚类首领以及聚类首领和Sink节点之间的通信都是单跳到达的特点决定了LEACH只适用于小规模的无线传感器网络。本论文就是围绕着对LEACH这一无线传感器网络路由算法的研究和改进展开的,主要完成如下工作:（1）介绍了无线传感网络的发展历程、概念、结构、特点及应用前景,对无线传感器网络国内外研究现状进行了阐述。（2）从分层的角度,对无线传感器网络的几种路由协议和算法进行了介绍和分析,包括Flooding,SPIN,Directed Diffusion,LEACH等。（3）在LEACH的基础提出LEACH-EE路由算法,通过簇头之间简单多跳的算法进行通信,从而达到提高负载平衡的目的。并对其算法进行了仿真,验证了算法的有效性。（4）在LEACH的基础提出LEACH-MM路由算法,通过能量的比较选择,形成簇头通向基站的最佳多跳路径,从而达到减少簇头能量消耗的目的。最后对算法进行了实验仿真分析比较,证实了算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状及选题意义
• 1.3 论文的主要工作与结构安排
• 第二章 无线传感网络的概述
• 2.1 无线传感网络的体系结构
• 2.1.1 无线传感网络的节点结构
• 2.1.2 网络的体系结构
• 2.2 无线传感网络的特点
• 2.3 无线传感网络的应用及前景
• 2.4 无线传感网络的热点问题
• 2.4.1 传感器节点的定位问题
• 2.4.2 节能策略
• 2.4.3 路由问题
• 2.4.4 安全问题
• 2.5 本章小结
• 第三章 无线传感网络路由协议的分类与比较
• 3.1 无线传感网络路由协议
• 3.2 无线传感网络路由协议的分类
• 3.3 典型无线传感网络路由协议的介绍
• 3.3.1 泛洪（Flooding）算法和闲聊（Gossiping）算法
• 3.3.2 SPIN 协议
• 3.3.3 Directed Diffusion 协议
• 3.3.4 LEACH 协议
• 3.3.5 PEGASIS 协议
• 3.3.6 TEEN 协议
• 3.3.7 GEAR 协议
• 3.4 路由协议比较
• 3.5 无线传感网络路由协议的特点分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 LEACH 算法的研究及改进---LEACH-EE
• 4.1 LEACH 的能量模型
• 4.2 LEACH 的算法描述
• 4.2.1 算法描述
• 4.2.2 初始化阶段
• 4.2.3 稳定阶段
• 4.3 LEACH 算法的优缺点
• 4.4 LEACH-EE 的提出
• 4.5 LEACH-EE 算法的描述
• 4.6 LEACH-EE 的仿真
• 4.6.1 仿真工具的简介
• 4.6.2 MIT uAMPS 对NS2 的扩展
• 4.6.3 仿真参数的说明
• 4.6.4 仿真环境的建立
• 4.6.5 仿真结果分析
• 4.7 本章小结
• 第五章高聚能无线传感路由协议（LEACH-MM）
• 5.1 LEACH-MM 的提出
• 5.1.1 问题的提出
• 5.1.2 MTE 算法描述
• 5.1.3 MTE 与直接通信的分析比较
• 5.2 LEACH-MM 算法描述
• 5.2.1 簇建立阶段
• 5.2.2 稳定阶段
• 5.3 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文