無線傳感器網(wǎng)絡(luò)leach分簇路由協(xié)議改進(jìn)和仿真

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1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器網(wǎng)絡(luò)具有大規(guī)模、自組織性、動(dòng)態(tài)性、以數(shù)據(jù)為中心等特點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)、智能家居、機(jī)械監(jiān)控、城市交通等領(lǐng)域。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議已經(jīng)不再適應(yīng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)拓?fù)渥兓耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)新的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。目前，適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議較多，對(duì)典型的分簇路由協(xié)議LEACH的研究也

2、是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文首先概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念，特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)鍵技術(shù)和研究現(xiàn)狀，接著介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一些典型的路由協(xié)議，然后著重對(duì)LEACH協(xié)議的原理和運(yùn)行機(jī)制進(jìn)行了說明，分析了該協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，最后進(jìn)行了改進(jìn)和仿真。針對(duì)LEACH協(xié)議存在的不足，本文提出了一種改進(jìn)思路：簇頭選擇方面，通過增大節(jié)點(diǎn)當(dāng)選候選簇頭概率，讓部分節(jié)點(diǎn)先成為候選簇頭，然后通過設(shè)置權(quán)值和競(jìng)爭(zhēng)半徑，讓權(quán)值大的節(jié)點(diǎn)當(dāng)選正式簇頭，以形成全局較優(yōu)的簇分布。同時(shí)，在簇頭間加入多跳路由，避免LEACH中簇頭與基站的遠(yuǎn)距離傳輸以節(jié)約能量。最后，在NS2仿真軟件下進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：改進(jìn)后的協(xié)議比

3、LEACH協(xié)議在節(jié)能、網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間等方面有了較好的改善。本文共分為6章，各章內(nèi)容可歸納如下：第1章引入了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的概念，介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，應(yīng)用前景及關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)介紹了本課題的來源及研究意義，最后論述了本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)。第2章介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求、性能衡量指標(biāo)、協(xié)議的分類，研究分析了一些典型的協(xié)議，并對(duì)這些典型的路由協(xié)議進(jìn)行比較分析。第3章研究了LEACH路由協(xié)議運(yùn)行機(jī)制、分析了該協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，并研武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文究分析了幾種經(jīng)典的基于LEACH的改進(jìn)協(xié)議。第4章提出了一種基于LEACH的改進(jìn)協(xié)議LEACH--improv

4、ed。第5章介紹了仿真軟件NS2并對(duì)以上改進(jìn)方案進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。第6章對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)未來的工作進(jìn)行了展望。本文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：60672137，60773211)，教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目(批準(zhǔn)號(hào)：20060497015)，新世紀(jì)優(yōu)秀人才計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào)：NCET--08--0806)的資助。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，路由協(xié)議，分簇，LEACH，網(wǎng)絡(luò)仿真II武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWirelessSensorNetworksconsistoflotsofmicro-sensornodesdeployedinmonitoredarea，thro

5、ughwirelesscommunicationway,whichbuildamulti—hopandself-organizationednetworksystem．WSNs’destinationistoapperceive，collectandprocessinformationofapperceivedobjectinoverlayarea，thentosendtheseinformationtoobserver．SensorNetworksarecharacteriedbylargescale，self-organizationed，dynamicanddata-c

6、enterandareappliedtomilitarymatters，environmentalmonitoringandforcasting，intelligentfurniture，machinemonitoringandmunicipaltrafficandSOon．TheroutingprotocolsofWSNsareoneofmosthottestissuesinrelatedresearchfields．Asthedynamicandvariabletopology,thosetraditionalroutingprotocolscannotbeapplica

7、bletoWSNsandnewroutingprotocolsmustbedesigned．Inrecentyears，therearemanyroutingprotocolsapplicabletoWSNs，researchingonLEACHbasedonclusteringstructureisalsoanimportantprobleminWSNs．Firstly,thisthesisdescribesthebasiccharacteristicofWSNsandintroducessevera