无线传感器网络LEACH算法的改进

论文摘要

随着传感器技术、无线通信技术以及分布式信息处理技术的进步,无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）得以迅速发展,成为了计算机学科的一个新兴领域,具有十分广阔的应用前景,已应用到军事、商业、医疗健康、环境等各个领域。针对不同的应用,WSN节点对自身的性能要求也不同。现有的WSN路由协议是以能量有效性作为网络性能的一个重要指标,而网络的生存周期来又是衡量网络能量有效的评价标准。LEACH（低功耗自适应分簇算法）就是针对无线传感器网络而提出的一种传统路由协议。目前,很多学者基于LEACH协议提出了改进算法,本文在对LEACH算法及其改进算法深入分析总结的基础上提出了MHST-LEACH算法和WST-LEACH算法。MHST-LEACH算法是针对LEACH改进协议LEACH-EE中所有簇首通过一条多跳链向基站传输数据可能产生迂回传输的问题而提出的改进算法,该算法通过簇首收集数据,然后建立一棵以基站为根,簇首为节点的倒置多跳生成树,最后数据经过融合沿着这棵多跳生成树传送到基站。WST-LEACH算法是在LEACH改进协议tree-based基础上提出的。首先,该算法选择簇首时综合考虑了节点的剩余能量,节点的分布密度和簇首到基站的距离,使簇首分布更合理；其次,在所有簇首间建立一棵赋权生成树,赋权生成树中权值的计算也包含了簇首的剩余能量,周围节点的分布和到其他簇首的距离等因素,然后数据经过融合后沿着这棵赋权生成树传送到基站,优化了数据的传输路径。本文通过对网络存活节点总数和网络总能量消耗两方面进行了仿真,结果表明,MHST-LEACH算法和WST-LEACH算法都能有效地减少网络能量的消耗,延长网络的生存周期,在一定程度上解决了LEACH算法能量利用率低的问题,达到了进一步改进的目的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究内容及组织结构
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 组织结构
• 第2章 无线传感器网络概述
• 2.1 无线传感器网络的体系结构
• 2.2 传感器节点的结构
• 2.3 传感器网络的协议栈
• 2.4 传感器网络的关键技术
• 2.5 本章小结
• 第3章 无线传感器网络路由协议
• 3.1 无线传感器网络路由协议的设计要求
• 3.2 路由协议的分类
• 3.3 典型的无线传感器网络路由协议介绍
• 3.3.1 洪泛协议
• 3.3.2 谣传协议
• 3.3.3 SPIN协议
• 3.3.4 定向扩散协议
• 3.3.5 LEACH协议
• 3.3.6 TEEN协议
• 3.3.7 PEGASIS协议
• 3.4 各路由协议性能比较
• 3.5 本章小结
• 第4章 MHST-LEACH—基于LEACH-EE高效聚类路由算法
• 4.1 LEACH-EE协议
• 4.1.1 LEACH-EE具体步骤
• 4.1.2 LEACH-EE存在问题
• 4.2 MHST-LEACH的设计思想
• 4.3 MHST-LEACH的实现
• 4.3.1 MHST成树策略
• 4.3.2 MHST-LEACH算法描述
• 4.4 分析与仿真
• 4.4.1 理论分析
• 4.4.2 仿真实验
• 4.5 本章小结
• 第5章 WST-LEACH——基于LEACH高效聚类路由算法
• 5.1 TREE-BASED路由算法的思想
• 5.2 设计实现WST-LEACH算法
• 5.2.1 簇首的选择策略
• 5.2.2 赋权生成树的建立
• 5.2.3 WST-LEACH算法
• 5.3 仿真和分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表