一种能量均衡的无线传感器网络多跳分簇路由算法

发布时间：2020-01-24 02:22

【摘要】：物联网最近两年在我国迅猛发展，无线传感器网络被形象的比喻成物联网的神经末梢，作为物联网的主要技术之一也得到了迅猛发展，我国也把这项技术列入了长期科技发展规划中。能量问题伴随着无线传感器网络的产生便一直存在，在不影响网络正常工作的条件下，如何最大限度的节约能量延长网络的工作时间一直是研究的热点。路由协议作为该网络的支撑技术之一，既要解决数据传输问题，也要考虑能量消耗及实际需求。本文通过分析现有的无线传感器网络的路由协议的优缺点，重点分析经典的分簇路由协议——低功耗自适应聚类分簇路由协议LEACH(Low EnergyAdaptive Clustering Hierarchy)及其相关改进协议，在此基础上对LEACH协议提出了改进。主要工作如下: 1.介绍了无线传感器网络的特点及性能评价指标，研究了设计路由协议的关键问题和几种典型的路由协议。深入分析了LEACH协议及其改进协议的优缺点，并将几种典型的路由协议进行了对比。 2.对蚁群算法及特点进行了介绍，研究了蚁群算法的工作原理，分析了蚁群算法应用于无线传感器网络的优势。 3.通过分析LEACH协议的不足，对其从三方面进行改进：在数据传输阶段，针对LAECH中所有节点需要与汇聚节点直接通信的限制，引入改进的蚁群算法优化簇头到基站的多跳路径；在簇头的选取阶段，簇头的能耗较大且是随机选取的，引入能量和密度因子对簇头选取进行加权优化；引入多级架构，通过分析计算最优簇头数，引入邻居节点，对已经选好的簇头在邻居节点中进行竞争二次选取簇头，进一步分担簇头的能耗，均衡网络的能耗。结合以上的研究工作，在MATLAB中对改进的算法进行仿真实验，，结果表明改进算法能够有效地均衡网络中节点的能耗，延长网络的工作寿命，扩展了LEACH的覆盖范围，改进算法的性能优于LEACH、LEACH-m及DEEC。
【图文】：

无线传感器,现代信息技术,网路,嵌入式计算

第1章绪论简介今天，大数据、云计算、物联网被信、微电子、嵌入式计算、纳米材前的集成化、微型化向着智能化、ss Sensor Network, WSN)增强获取信需要的客观世界的物理信息采集处的信息[4,5]。WSN 具有数据采集、别是传感器技术、计算机技术和通三大基础技术。这三种技术相当于结合变构成了现代信息系统，图其作用。

能量图,能量,通信节点,存储空间

g.2-1 Sensor nodes working properly compare the energy consu系数，一般是常数，d 为相邻通信节点间的距离，n 的大小与很多因素有关，如水中和陆地、障碍物多 2-1 可以看出，节点的能耗与距离的多次方成正比靠传输的前提下尽可能地减小通信节点间的距离。致了发送功率也不会大，所以节点的通信能力十分通常在野外，无线通信也会因环境的不同而受到不同中、沼泽地、建筑物或风雨雷电等自然环境的影响及自然环境的影响，网络中节点采取多跳的通信机降低环境带来的不利影响。存储能力有限与传统的无线网络不同，WSN 的节备，实际应用中节点数量通常是成千上万，单个节小，这同时限制了传感器节点的存储空间较小、处应用中单个节点需完成对监测区域内数据的采集、他节点数据的任务，还要考虑到节约能量。随着科处理能力和存储器的容量都有了较大的改善，WSN 节点的计算和存储空间都还很弱，将来科技的进步性在 WSN 应用中，WSN 节点的应用环境通常没
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN929.5;TP212.9

【参考文献】