无线传感器网络路由节能算法

【摘要】：无线传感器网络是网络技术的一个重要应用领域。但由于节点个数众多,仅依靠电池供电,而且通常情况下,节点分布在一些人类难以到达的环境中,维护工作量非常巨大。因此如何设计有效的路由策略延长整个网络的生命周期,目前已成为无线传感器网络研究的核心问题。由于无线传感器网络的特点是密度大,能量小,计算能力差,通讯半径小,因此传统的无线路由算法已经不适合现在的无线传感器网络。因而如何设计一个能够使整个网络能量消耗均匀,延长网络生命周期的路由算法,已经成为当今世界各地对无线传感器网络研究的一个热点话题。针对典型的LEACH分簇路由算法的研究也是当前研究的热点。 本文首先概述了研究无线传感器网络的背景与意义,研究现状和发展趋势,应用领域以及无线传感器网络的结构和特点,然后介绍了无线传感器网络中一些经典的路由协议,之后重点对LEACH算法的原理和思想进行分析和研究,总结出LEACH算法的优缺点,又对LEACH算法的改进算法,即LEACH-EA算法进行分析。LEACH-EA算法将LEACH算法关于节点能量消耗不均衡的问题考虑进去,加入能量的参数,使最终的能量消耗更加均匀,但LEACH-EA算法没有考虑到节点位置因素对整个网络的影响,而且两种方法在稳定阶段中,簇头收集到信息后直接单跳发送到基站,这使得簇头的能量消耗很大。 本文将如上所述的两种算法进行总结分析,针对其中的不足,提出了一种改进算法：在簇头的选取方面,让能量大的节点和位置比较集中的节点有更大的概率当选为簇头,在稳定阶段中,簇头节点收集其子节传送过来的数据点后选择性通过多跳的方式发送到基站。最后利用MATLAB仿真软件,进行了大量的仿真和实验,结果表明：改进后的LEACH-NEW算法比原有的LEACH算法在能耗和生存时间方面都有了非常好的改善。 【关键词】：无线传感器网络 LEACH路由算法 位置 能量 簇头
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 论文研究背景及意义10
• 1.2 无线传感器网络研究现状及发展趋势10-14
• 1.2.1 无线传感器网络技术研究现状10-13
• 1.2.2 无线传感器网络技术发展趋势13-14
• 1.3 无线传感器网络应用领域14-16
• 1.4 论文研究的内容与结构16-18
• 第二章 无线传感器网络概述18-28
• 2.1 无线传感器网络18
• 2.2 无线传感器网络的结构18-19
• 2.3 无线传感器网络的特点19-21
• 2.4 路由算法的类型21-22
• 2.5 主要的路由算法22-27
• 2.5.1 平面路由算法22-24
• 2.5.2 分簇路由算法24-26
• 2.5.3 算法性能比较26-27
• 2.6 小结27-28
• 第三章 LEACH路由算法28-35
• 3.1 LEACH算法的思想28
• 3.2 LEACH算法描述28-30
• 3.3 网络模型与能量模型30-32
• 3.3.1 网络模型假设30-31
• 3.3.2 能量模型分析31-32
• 3.4 最优簇头个数计算32-33
• 3.5 LEACH算法的优缺点33-34
• 3.6 小结34-35
• 第四章 LEACH算法的改进35-49
• 4.1 算法改进思想35-38
• 4.1.1 分簇改进35-37
• 4.1.2 数据传输改进37-38
• 4.2 改进簇头选取公式38-39
• 4.3 簇的建立39-40
• 4.4 稳定阶段40-43
• 4.5 确定最优簇头百分比43-46
• 4.6 算法流程46-47
• 4.7 分簇均匀度检测47-48
• 4.8 小结48-49
• 第五章 仿真与分析49-59
• 5.1 参数选取49
• 5.2 最优簇头概率实现49
• 5.3 分簇仿真结果49-51
• 5.4 生命周期比较51-56
• 5.5 总能耗比较56-57
• 5.6 小结57-59
• 第六章 总结与展望59-61
• 6.1 总结59
• 6.2 展望59-61
• 参考文献61-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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