基于非均勻分簇與簇間多跳的LEACH協(xié)議改進(jìn)研究.pdf

《基于非均勻分簇與簇間多跳的LEACH協(xié)議改進(jìn)研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、學(xué)校代號(hào)10530學(xué)號(hào)201230111717分類號(hào)TP391密級(jí)公開碩士學(xué)位論文基于非均勻分簇與簇間多跳的LEACH協(xié)議改進(jìn)研究學(xué)位申請(qǐng)人許多指導(dǎo)教師劉國繁教授學(xué)院名稱信息工程學(xué)院學(xué)科專業(yè)信息與通信工程研究方向無線和移動(dòng)通信與技術(shù)理論二〇一五年五月二十日湘潭大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)牲聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研巧成累。除了文中特別加ｙｘ標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。一．＾苗／＾

2、）作者簽名：３曰期；＞＾月曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閩和借閱。本人授權(quán)湘潭大學(xué)可Ｗ將本學(xué)位論文的全部或部分，可內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索［＾采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名；式女曰期：如／年＾月ｒ曰［＜導(dǎo)師簽名：＾曰其＾５軍＾月日‘TheImprovementofLEACHProtocolBasedonUnevenClusterandInter-cluste

3、rMulti-hopCandidateDuoXuSupervisorProf.GuofanLiuCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramInformation&CommunicationEngineeringSpecializationWirelessandMobileCommunicationsTechnology&TheoryDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDate2015-5-20摘要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量微型智能傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，它能夠感知溫度、濕度等信息，也

4、能夠?qū)⒈O(jiān)測區(qū)域采集的信息傳輸給使用者。除一些極端環(huán)境外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)幾乎可以部署在任何環(huán)境中。因此，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代軍事領(lǐng)域、智能家居領(lǐng)域、安全領(lǐng)域等應(yīng)用前景會(huì)越來越廣。特別是工業(yè)技術(shù)的日益更新，傳感器節(jié)點(diǎn)成本下降，傳感器網(wǎng)絡(luò)在生活中將隨處可見。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息采集、無線通信需要消耗能量，而傳感器節(jié)點(diǎn)自身的能量有限，當(dāng)節(jié)點(diǎn)的能量消耗完畢，傳感器網(wǎng)絡(luò)也將失效。為了提高網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間，研究專門的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議至關(guān)重要。本文對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH協(xié)議進(jìn)行深入研究，針對(duì)LEACH協(xié)議存在的問題，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一個(gè)基于非均勻分簇與簇間多跳的分簇路由協(xié)議??UC

5、ICMH(UnevenClusterandInter-clusterMulti-hop)。第一，LEACH協(xié)議簇頭的選擇是通過節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)來決定的，這種方式生成的簇頭數(shù)目波動(dòng)性較大，簇頭分布也極其不均勻，可能會(huì)集中出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)區(qū)域內(nèi)，也可能分布在網(wǎng)絡(luò)四周的邊緣區(qū)域，以上情況都不利于網(wǎng)絡(luò)成簇和節(jié)約能量。本文將網(wǎng)絡(luò)預(yù)先劃分成多個(gè)虛擬子區(qū)域，每個(gè)虛擬子區(qū)域選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)擔(dān)任簇頭，這樣就能夠?qū)⒋仡^節(jié)點(diǎn)限制在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)不同區(qū)域內(nèi)，解決了簇頭波動(dòng)性和不均勻性的問題。第二，簇頭節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)性選擇，可能選擇剩余能量較少的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任簇頭，而擔(dān)當(dāng)簇頭需要消耗大量的能量，所以這種方式會(huì)加快某些節(jié)點(diǎn)的死亡，這對(duì)能

6、量有限的傳感器節(jié)點(diǎn)十分不利。再者，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)簇規(guī)模會(huì)因簇頭隨機(jī)性選擇很難保證其合理性。針對(duì)這一問題，本文提出了一種非均勻分簇方法，距離基站較近的簇規(guī)模適當(dāng)縮小，距離基站較遠(yuǎn)的簇規(guī)模適當(dāng)擴(kuò)大，上述改進(jìn)方式可以平衡網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)負(fù)載，均衡各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的能耗。第三，在LEACH協(xié)議中，簇頭與基站直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。由于節(jié)點(diǎn)所消耗的能量與通信的距離成指數(shù)倍關(guān)系，因此，這種遠(yuǎn)距離無線通信方式會(huì)極大消耗簇頭的能量，特別是距離基站較遠(yuǎn)的簇頭節(jié)點(diǎn)消耗的能量更多，最終導(dǎo)致該區(qū)域節(jié)點(diǎn)的生存周期大大縮短。針對(duì)這一問題，提出了一種簇間多跳傳輸數(shù)據(jù)方案，將較遠(yuǎn)的簇頭數(shù)據(jù)通過中繼簇頭轉(zhuǎn)發(fā)給基站。仿真結(jié)果表明，本文

7、的改進(jìn)方案能夠有效延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；LEACH協(xié)議；最佳簇頭數(shù)；路由協(xié)議；多跳通信IAbstractWirelesssensornetwork,whichismadeupoflargenumbersofminiatureintelligentsensornode,isabletosensesomeinformationliketemperatureandhumidity.Anditcanalso