基于无线传感器网络LEACH协议的研究

论文摘要

无线传感器网络是当前国际上备受关注的由多学科交叉的前沿研究热点领域。无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、无线网络通信技术、分布式信息处理技术,能够协作地实时监侧、感知和采集各种环境或监测对象的信息,通过嵌入式系统对信息的处理,以及自组织网络多跳中继方式将信息传送到终端用户。无线传感器网络具有组网快捷、灵活等诸多优点,具有很高的研究价值和十分广阔的应用前景,已经引起了学术界和工业界的高度重视,被称为是21世纪最有发展前景的技术之一。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。因此,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。本文对现有的无线传感器网络路由协议进行了分类和比较研究,然后有针对性地选择了典型的分簇式路由协议——LEACH协议作为研究对象。首先分析了LEACH协议的不足,在此基础上提出自己的改进算法:原有的LEACH协议采用簇头节点随机选取的方式,改进后的LEACH协议考虑节点的剩余能量来选择簇头节点,将簇头选择标准提高,避免低能量的节点成为簇头的可能,并使簇头节点之间的距离大于某一阀值,使簇头节点分布更加均匀。本协议改进的仿真在NS-2仿真平台上实现,通过对仿真结果的分析和比较,改进的协议有效地延长了网络生命周期,提高了网络的效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 研究进展及现状
• 1.3 本文的主要研究工作和论文安排
• 第二章 无线传感器网络的介绍
• 2.1 无线传感器网络概述
• 2.2 无线传感器网络的体系结构
• 2.2.1 无线传感器网络的系统结构
• 2.2.2 无线传感器网络体系结构
• 2.3 无线传感器网络的应用领域
• 2.4 无线传感器网络的关键技术
• 2.4.1 路由技术
• 2.4.2 数据融合技术
• 2.4.3 定位技术
• 2.4.4 能量管理和高效节能技术
• 2.4.5 网络安全
• 2.4.6 嵌入式操作系统
• 第三章 无线传感器网络路由协议的研究
• 3.1 无线传感器网络的路由协议与传统网络的不同
• 3.2 无线传感器网络路由协议的特点和分类
• 3.3 无线传感器网络路由协议设计考虑的因素
• 3.4 无线传感器网络路由协议的分析
• 第四章 LEACH 协议的分析及改进
• 4.1 LEACH 协议的基本假设
• 4.2 LEACH 协议的能量模型
• 4.3 LEACH 路由协议机制
• 4.4 T（N）的意义
• 4.5 LEACH 协议的分析
• 4.6 LEACH 协议的改进方案
• 第五章 仿真实验与结果分析
• 5.1 NS-2 仿真工具介绍
• 5.2 NS-2 仿真工具的原理
• 5.3 LEACH 协议的结构
• 5.4 仿真结果与分析
• 5.4.1 仿真场景及参数
• 5.4.2 性能评价指标
• 5.4.3 仿真结果分析
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文的主要工作
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文