無線傳感網(wǎng)絡(luò)leach路由協(xié)議的改進研究

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1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)LEACH路由協(xié)議的改進研究重慶大學碩士學位論文（學術(shù)學位）學生姓名：付得勝指導教師：王波副教授專業(yè)：計算機應(yīng)用技術(shù)學科門類：工學重慶大學計算機學院二O一六年四月ImprovementofLEACHRoutingProtocolinWirelessSensorNetworksAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByFuDes

2、hengSupervisedbyAssociateProf.WangBoSpecialty:ComputerApplicationTechnologyCollegeofComputerScienceofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2016重慶大學碩士學位論文中文摘要摘要在無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(luò)中的一項重要資源，決定了整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。因此，根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點來設(shè)計一種高效節(jié)能的路由協(xié)

3、議是研究無線傳感網(wǎng)絡(luò)的一項重要內(nèi)容。隨著對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的深入研究，越來越多的無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(chǔ)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(luò)的基礎(chǔ)上，綜述了無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議，并

4、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

5、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

6、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(luò)分別在600輪、730輪、800輪及840輪左右時網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點就已經(jīng)全部死亡，而Improved-Leach協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)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(luò)的能量利用率，延長了網(wǎng)絡(luò)的生存時間。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，路由協(xié)議，LEACH協(xié)議，能量利用率I重慶大學碩士學位論文英文摘要ABSTRACTSincetheenergyofeachs

7、ensornodeislimitedanddoesn'tobtainreplenishedtimelyinthewirelesssensornetwork.Soenergyisanimportantresourceinthenetwork,itdeterminesthelifetimeofthewholenetwork.Therefore,accordingtothecharacteristicsofwirelesssensornetworkstodesignanefficientroutingprotoco

8、lisanimportantcontentforstudyingthenetwork.Anincreasingnumberofroutingprotocolshavebeenproposedforthein-depthstudyofwirelesssensornetwork,buteachroutingprotocolwasbasedondifferentapplicationrequirement