基于LEACH的无线传感器网络路由协议研究与改进

论文摘要

无线传感器网络是在微机电系统、传感器技术、无线通信和现代网络等技术的不断进步推动下发展起来的,早期应用于军事领域,如今的传感器节点已经在工业监控、城市管理、远程医疗、智能交通和绿色农业等众多领域具有广泛的应用前景,被美国《技术评论》誉为21世纪改变人类未来生活方式的十大技术之首。由于无线传感器网络节点能量受限,如何高效地利用节点自带的有限能量,最大限度地延长网络生存时间,一直以来是无线传感器网络的研究热点,也是衡量无线传感器网络中路由算法的重要指标。因此,分析与研究无线传感器网络路由协议具有重要的意义。本文主要工作和研究内容如下:1.针对无线传感器网络中节点能量受限问题,分析无线传感器网络路由协议,深入研究LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)为代表的分簇路由算法。2.从簇头选举、簇形成过程两方面加以改进,设计了一种基于LEACH算法的高效路由协议。依据节点的剩余能量、离基站的距离等因素产生簇头,剩余能量越高,距离基站越近的节点成为簇首的机会越大;依据普通节点到簇头的距离、簇头到基站的距离等因素选择成簇方式。3.通过MATLAB仿真平台,实现了基于LEACH算法的路由协议改进。仿真结果表明,改进算法在降低节点能耗、延长网络生存时间等性能方面有明显的提升。4.最后,对本文工作进行总结,并对进一步的研究进行展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 无线传感器网络概述
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 发展趋势及应用
• 1.2.3 主要研究成果
• 1.2.4 研究热点
• 1.2.5 需要解决的问题
• 1.3 本文的研究内容及目标
• 1.4 本文结构及章节目标
• 第2章 无线传感器网络路由协议研究
• 2.1 无线传感器网络体系结构
• 2.2 无线传感器网络节点构成
• 2.3 无线传感器网络与Ad hoc 网络的区别
• 2.4 无线传感器网络路由协议设计的特点和要求
• 2.5 主要路由协议分类
• 2.6 典型路由协议介绍
• 2.7 选择LEACH 协议研究的原因
• 2.8 本章小结
• 第3章 LEACH 算法研究与改进
• 3.1 LEACH 能量模型及定义
• 3.2 时间轴模型
• 3.3 LEACH 算法描述
• 3.4 簇头选择算法描述
• 3.5 LEACH 协议的探讨
• 3.6 LEACH 协议的改进方案
• 3.6.1 网络模型[44]
• 3.6.2 能量模型
• 3.6.3 簇头选择
• 3.6.4 簇形成过程
• 3.7 本章小结
• 第4章 仿真环境与实验结果
• 4.1 仿真环境概述
• 4.2 仿真结果
• 4.3 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果