無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)是一種新的信息獲取技術(shù),作為無線通信網(wǎng)絡(luò)的一代新星,具有非常廣闊的應(yīng)用空間。WSN的組成并不復(fù)雜,它是由許許多多的具有無線通信功能的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成,這些節(jié)點(diǎn)通過自組織的方式對所處環(huán)境或監(jiān)測對象協(xié)作地實(shí)施監(jiān)測、感知和采集數(shù)據(jù),最后將數(shù)據(jù)傳送至基站,并由用戶對其進(jìn)行分析和利用。WSN區(qū)別于傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的很多特點(diǎn),特別是傳感器節(jié)點(diǎn)在能量方面存在的局限性,使得現(xiàn)有的無線技術(shù)對它并不適用。研究表明,節(jié)點(diǎn)的絕大多數(shù)能耗是在通信模塊,那么如何選擇合適的路徑傳輸數(shù)據(jù)來節(jié)約能量就變得十分重要了。因此,越來越多的研究人員將研究的重點(diǎn)放在了路由算法上。目前,很多成熟的路由算法已經(jīng)被提出。本文在總結(jié)了平面、層次和位置路由算法的特點(diǎn),并且從不同的性能參數(shù)進(jìn)行了比較之后,選擇了最經(jīng)典最早的層次路由算法LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)進(jìn)行研究。LEACH算法是第一個(gè)在WSN中提出的基于完全分布式和分簇的層次路由算法,具有自適應(yīng)性好、容錯(cuò)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),但是,該算法在能量方面利用率較低,而且在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中并不適用。針對上述缺點(diǎn),本文提出了基于LEACH的改進(jìn)算法F-LEACH(First-death LEACH)。本著延長第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間、改善網(wǎng)絡(luò)能耗特性的目的,對LEACH算法做了4點(diǎn)改進(jìn):(1)通過對監(jiān)測區(qū)域進(jìn)行等面積圓環(huán)劃分,限定簇頭多跳通信的大致路徑,降低了距離匯聚節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)簇頭的數(shù)據(jù)的發(fā)送能耗以均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載,同時(shí)擴(kuò)大了監(jiān)測范圍。(2)通過公式計(jì)算出各區(qū)域的最優(yōu)簇頭數(shù)和簇頭間距,使得在能耗最低的情況下盡可能讓簇頭在各區(qū)域均勻分布以均衡簇頭任務(wù)。(3)利用簇頭跨區(qū)域成簇的方法節(jié)約簇內(nèi)通信能耗,同時(shí)靜態(tài)分簇消除成簇能耗。(4)根據(jù)各區(qū)域簇頭間的距離和能量建立多跳路徑,選擇距離相對較近且能量較多的下一跳區(qū)域簇頭進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,直到傳輸給匯聚節(jié)點(diǎn)。最后,通過MATLAB對LEACH、LEACHMTE(LEACH Minimum Transmission Energy)和F-LEACH進(jìn)行仿真,證實(shí)F-LEACH算法能夠較大程度延長第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間和網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間,有效改善網(wǎng)絡(luò)能耗特性,最終增大了數(shù)據(jù)采集總量。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5;TP212.9
【部分圖文】：

基于分簇的路由算法，簡稱為分簇路由算法。與法中監(jiān)測區(qū)域的節(jié)點(diǎn)地位不是平等的，而是存在普通節(jié)點(diǎn)高，能量也往往高于普通節(jié)點(diǎn)。更高的在層次路由算法中，除了采集數(shù)據(jù)，簇頭節(jié)點(diǎn)往轉(zhuǎn)發(fā)，這些工作都需要耗費(fèi)大量的能量，而低能據(jù)給對應(yīng)的簇頭，任務(wù)簡單且能耗低。這種設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間，最終采集到的數(shù)據(jù)量和精度更高

節(jié)點(diǎn)接收信息量 中，所有節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)生存周期中發(fā)送的數(shù)據(jù)量影響著數(shù)據(jù)的。最終 sink 節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)越多，數(shù)據(jù)精度就越高，以此為WSN 的應(yīng)用效果就越好。果的對比分析分布及監(jiān)測區(qū)域劃分H 算法節(jié)點(diǎn)分布及區(qū)域劃分如圖 5.5 所示。其中，深色區(qū)域由區(qū)域 3 中的節(jié)點(diǎn)，淺色代表區(qū)域 2 中的節(jié)點(diǎn)。由圖中可以看機(jī)均勻分布于三個(gè)等面積圓環(huán)區(qū)域，因此三個(gè)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)數(shù) 可知，在 LEACH 算法中，所有節(jié)點(diǎn)均勻分布在一個(gè)區(qū)域。ACH 算法類似，圖 5.7 的深色區(qū)域由內(nèi)到外分別代表區(qū)域 1 表區(qū)域 2 中的節(jié)點(diǎn)。由圖 5.5 可知，在對比算法 LEACHMT且三個(gè)區(qū)域半徑相等，因此越遠(yuǎn)離 sink 節(jié)點(diǎn)的區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)越

LEACH算法節(jié)點(diǎn)分布圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2829645