發(fā)布時間：2017-10-12 13:37

  本文關(guān)鍵詞：一種基于LEACH的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究與改進

  更多相關(guān)文章： WSNs 路由協(xié)議 分簇 LEACH 網(wǎng)絡(luò)仿真

【摘要】：隨著微機電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)、片上系統(tǒng)(SoC:System-on-a-chip)、無線通信(Wireless Communication)和低功耗嵌入式技術(shù)(Low-power Embedded Technology)的快速進步,催生出了WSNs(Wireless Sensor Network),因其具有低功耗、低成本、分布式和自組織等特點,從而帶來了數(shù)據(jù)感知、信息采集和工業(yè)控制的一場全新變革。它是由很多具有監(jiān)測、計算和通訊能力的微型傳感器節(jié)點構(gòu)成,這些節(jié)點自組織成網(wǎng)絡(luò),共同完成監(jiān)測。WSNs被大量應(yīng)用到軍事偵查、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療衛(wèi)生、空間探測等領(lǐng)域,使人們無論何時何地都能獲得大量有用的信息。伴隨著科學技術(shù)的迅速進步,WSNs將會因其巨大的潛力和廣泛的應(yīng)用前景成為21世紀最有影響力的技術(shù)之一。本文首先詳細介紹WSNs及其體系結(jié)構(gòu),簡述了WSNs的應(yīng)用及前景,然后介紹了WSNs的關(guān)鍵技術(shù),緊接著接著論述了一些經(jīng)典的路由策略,并對所提及的算法做了深入的研究以及比較。之后引入LEACH算法及其各種改進算法,在它們的基礎(chǔ)上,針對LEACH算法存在的不足之處,本文首先提出多跳改進算法LEACH-App1和簇頭選舉改進方法LEACH-App2并對其進行了仿真。之后對二者進行取長補短融合出一種能量均衡、非均勻分簇和簇間單跳與多跳相結(jié)合的WSNs簇路由協(xié)議LEACH-EUMC(energy-balanced unequal multi-hop clustering routing protocol)。在LEACH-EUMC中首先分析了最優(yōu)簇頭數(shù)的定義,避開了因區(qū)域里簇頭數(shù)過多或過少引發(fā)的能量消耗不均衡問題。其次,競選簇頭時另外添加了節(jié)點能量和位置因子,加入到閾計算過程中,使簇頭分布更加均勻。最后,本文重新設(shè)計了通信方式,簇內(nèi)采用單跳傳輸,簇間采用單跳與多跳相結(jié)合的通信方式,避免遠距離單跳通信。本文采用MATLAB進行仿真,對比LEACH、SEP、LEACH-C、LEACH-App1、LEACH-App2、LEACH-EUMC在節(jié)點生存周期、網(wǎng)絡(luò)消耗和相同能耗下傳輸?shù)交镜膱笪臄?shù)的性能。實驗結(jié)果表明,本文提出的算法使分簇更加均勻、簇頭選擇更加公平,推遲了第一個節(jié)點和80%節(jié)點的死亡時間,延長了網(wǎng)絡(luò)生命周期并且提升了傳輸?shù)交镜臄?shù)據(jù)量。
【關(guān)鍵詞】：WSNs 路由協(xié)議 分簇 LEACH 網(wǎng)絡(luò)仿真
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題背景10
• 1.2 研究目的及意義10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 國外WSNs的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3.2 國內(nèi)WSNs研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 本文的組織結(jié)構(gòu)13-14
• 第二章 WSNs概述及其路由協(xié)議14-29
• 2.1 WSNs概述14-21
• 2.1.1 WSNs的體系結(jié)構(gòu)14-16
• 2.1.2 WSNs特征16-18
• 2.1.3 WSNs的關(guān)鍵技術(shù)18-20
• 2.1.4 WSNs的主要應(yīng)用領(lǐng)域20-21
• 2.2 路由協(xié)議21-28
• 2.2.1 平面路由協(xié)議22-25
• 2.2.2 層次路由協(xié)議25-27
• 2.2.3 協(xié)議綜合比較27-28
• 2.3 本章小結(jié)28-29
• 第三章 LEACH算法的研究與多跳傳輸策略29-44
• 3.1 LEACH算法29-36
• 3.1.1 網(wǎng)絡(luò)模型和通信能量模型29-31
• 3.1.2 LEACH協(xié)議算法過程31-35
• 3.1.3 LEACH協(xié)議算法優(yōu)缺點35-36
• 3.2 LEACH算法的改進36-38
• 3.2.1 PEGASIS36-37
• 3.2.2 SEP37-38
• 3.2.3 LEACH-C38
• 3.3 多跳傳輸38-39
• 3.4 算法描述39-41
• 3.5 仿真分析41-43
• 3.5.1 仿真模型41
• 3.5.2 實驗結(jié)果分析41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 LEACH算法簇頭選舉策略44-52
• 4.1 最優(yōu)簇頭數(shù)44-46
• 4.2 選舉簇頭節(jié)點46-48
• 4.3 算法描述48-49
• 4.4 實驗結(jié)果分析49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第五章 LEACH-EUMC仿真結(jié)果及分析52-56
• 5.1 LEACH-EUMC算法描述52-53
• 5.2 實驗結(jié)果分析53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 第六章 總結(jié)與展望56-58
• 6.1 論文總結(jié)56-57
• 6.2 研究展望57-58
• 參考文獻58-61
• 研究生在讀期間的研究成果61-62
• 致謝62

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