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)點構(gòu)成,這些節(jié)點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,特別是傳感器節(jié)點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,并且從不同的性能參數(shù)進行了比較之后,選擇了最經(jīng)典最早的層次路由算法LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)進行研究。LEACH算法是第一個在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、容錯性強的優(yōu)點,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,本文提出了基于LEACH的改進算法F-LEACH(First-death LEACH)。本著延長第一個死亡節(jié)點的生存時間和網(wǎng)絡(luò)整體生存時間、改善網(wǎng)絡(luò)能耗特性的目的,對LEACH算法做了4點改進:(1)通過對監(jiān)測區(qū)域進行等面積圓環(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)點較遠簇頭的數(shù)據(jù)的發(fā)送能耗以均衡網(wǎng)絡(luò)負載,同時擴大了監(jiān)測范圍。(2)通過公式計算出各區(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)域簇頭進行數(shù)據(jù)傳輸,直到傳輸給匯聚節(jié)點。最后,通過MATLAB對LEACH、LEACHMTE(LEACH Minimum Transmission Energy)和F-LEACH進行仿真,證實F-LEACH算法能夠較大程度延長第一個死亡節(jié)點的生存時間和網(wǎng)絡(luò)整體生存時間,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)點地位不是平等的，而是存在普通節(jié)點高，能量也往往高于普通節(jié)點。更高的在層次路由算法中，除了采集數(shù)據(jù)，簇頭節(jié)點往轉(zhuǎn)發(fā)，這些工作都需要耗費大量的能量，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)計網(wǎng)絡(luò)生存時間，最終采集到的數(shù)據(jù)量和精度更高

節(jié)點接收信息量 中，所有節(jié)點在網(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，淺色代表區(qū)域 2 中的節(jié)點。由圖中可以看機均勻分布于三個等面積圓環(huán)區(qū)域，因此三個區(qū)域的節(jié)點數(shù) 可知，在 LEACH 算法中，所有節(jié)點均勻分布在一個區(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。由圖 5.5 可知，在對比算法 LEACHMT且三個區(qū)域半徑相等，因此越遠離 sink 節(jié)點的區(qū)域節(jié)點數(shù)越

LEACH算法節(jié)點分布圖

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前9條

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本文編號：2829645