本文關(guān)鍵詞：無線傳感網(wǎng)絡LEACH路由協(xié)議的改進研究

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【摘要】：在無線傳感網(wǎng)絡中,每個傳感器節(jié)點的能量有限,難以隨時對傳感器節(jié)點補充能量,所以能量是整個網(wǎng)絡中的一項重要資源,決定了整個網(wǎng)絡的生存時間。因此,根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡的特點來設計一種高效節(jié)能的路由協(xié)議是研究無線傳感網(wǎng)絡的一項重要內(nèi)容。隨著對無線傳感網(wǎng)絡的深入研究,越來越多的無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議被提出來,但每種路由協(xié)議都是針對不同的應用需求而產(chǎn)生的,只是對其中的一項或幾項參數(shù)進行了改進,沒有面面俱到地對所有參數(shù)進行完善。本文在綜合比較了平面路由協(xié)議和分層路由協(xié)議的基礎上選擇了對經(jīng)典的分簇路由協(xié)議LAECH進行研究,并針對該協(xié)議的不足,提出了一種基于LEACH的改進協(xié)議。本文的主要內(nèi)容如下:首先,在本文的研究背景下,闡述了本文的研究意義。其次,在概述了無線傳感網(wǎng)絡的基礎上,綜述了無線傳感網(wǎng)絡中的路由協(xié)議,并對比分析了幾種經(jīng)典的路由協(xié)議。最后,分析了LEACH協(xié)議的工作原理,并針對LEACH協(xié)議沒有考慮到節(jié)點的剩余能量、非簇頭節(jié)點的位置以及簇頭與基站只使用單跳通信帶來的能耗較大的問題,提出了一種針對LEACH協(xié)議的改進分簇路由協(xié)議(Improved-Leach)。Improved-Leach對用于選擇簇頭的閾值進行了重新定義,綜合考慮了節(jié)點的剩余能量和當前節(jié)點未當選為簇頭的輪數(shù)這兩個方面的因素。同時,提出了新的分簇結(jié)構(gòu)模式,當非簇頭節(jié)點與基站的距離比它到所有的簇頭的距離都小時,非簇頭節(jié)點作為一個獨立的節(jié)點與基站直接通信。此外,為了進一步減少LEACH協(xié)議只使用單跳通信帶來的能耗較大的問題,采用了單跳與多跳相結(jié)合的傳輸方法。通過MATLABR2014a軟件對改進協(xié)議Improved-Leach與原始LEACH協(xié)議和其它幾種改進協(xié)議(LEACH-NEW、LEACH-C及Leach-advanced)進行了對比模擬測試,結(jié)果表明,LEACH、LEACH-NEW、LEACH-C及Leach-advanced協(xié)議分別在160輪,170輪、180輪及210輪左右時就開始出現(xiàn)死亡節(jié)點,而Improved-Leach協(xié)議在330輪左右時才開始出現(xiàn)節(jié)點死亡的情況;LEACH、LEACH-NEW、LEACH-C及Leach-advanced協(xié)議的網(wǎng)絡分別在600輪、730輪、800輪及840輪左右時網(wǎng)絡中的節(jié)點就已經(jīng)全部死亡,而Improved-Leach協(xié)議的網(wǎng)絡直到1000輪左右才全部死亡。與這四種協(xié)議相比,Improved-Leach協(xié)議顯著地提高了網(wǎng)絡的能量利用率,延長了網(wǎng)絡的生存時間。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感器網(wǎng)絡 路由協(xié)議 LEACH協(xié)議 能量利用率
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN915.04
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 無線傳感網(wǎng)絡的研究現(xiàn)狀9
• 1.2.2 LEACH協(xié)議改進的研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 研究目的11-12
• 1.4 研究內(nèi)容和主要創(chuàng)新點12-13
• 1.5 本文的組織結(jié)構(gòu)13-14
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡概要14-30
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡概念14-15
• 2.2 無線傳感網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2.1 節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2.2 無線傳感網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)16-17
• 2.3 無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議的概述17-18
• 2.4 無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議的分類18-28
• 2.4.1 平面路由協(xié)議18-24
• 2.4.2 分層路由協(xié)議24-28
• 2.5 無線傳感網(wǎng)絡路由協(xié)議的特點比較28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 3 LEACH協(xié)議的研究和改進30-47
• 3.1 LEACH協(xié)議的分析30-34
• 3.1.1 簇的建立階段31-33
• 3.1.2 穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸階段33-34
• 3.2 LEACH協(xié)議的傳輸能量模型34-35
• 3.3 LEACH協(xié)議的優(yōu)缺點35-36
• 3.4 LEACH協(xié)議范圍局限性的分析36-39
• 3.5 LEACH協(xié)議的改進方案39-43
• 3.5.1 簇頭的選擇40
• 3.5.2 分簇的結(jié)構(gòu)模式40-41
• 3.5.3 簇間數(shù)據(jù)傳輸模式41-43
• 3.6 改進協(xié)議的算法描述43-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 4 改進協(xié)議的模擬測試與分析47-58
• 4.1 模擬軟件的介紹47-50
• 4.1.1 OPNET47
• 4.1.2 NS247-48
• 4.1.3 MATLAB48-50
• 4.2 性能評價指標50-51
• 4.3 仿真環(huán)境與參數(shù)設置51-52
• 4.4 實驗結(jié)果與分析52-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 總結(jié)與展望58-60
• 5.1 總結(jié)58-59
• 5.2 展望59-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-64
• 附錄64
• A. 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文：64

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