一种基于LEACH的无线传感器网络路由协议的研究与改进

发布时间：2017-10-12 13:37

  本文关键词：一种基于LEACH的无线传感器网络路由协议的研究与改进

  更多相关文章： WSNs 路由协议 分簇 LEACH 网络仿真

【摘要】：随着微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)、片上系统(SoC:System-on-a-chip)、无线通信(Wireless Communication)和低功耗嵌入式技术(Low-power Embedded Technology)的快速进步,催生出了WSNs(Wireless Sensor Network),因其具有低功耗、低成本、分布式和自组织等特点,从而带来了数据感知、信息采集和工业控制的一场全新变革。它是由很多具有监测、计算和通讯能力的微型传感器节点构成,这些节点自组织成网络,共同完成监测。WSNs被大量应用到军事侦查、环境监测、医疗卫生、空间探测等领域,使人们无论何时何地都能获得大量有用的信息。伴随着科学技术的迅速进步,WSNs将会因其巨大的潜力和广泛的应用前景成为21世纪最有影响力的技术之一。本文首先详细介绍WSNs及其体系结构,简述了WSNs的应用及前景,然后介绍了WSNs的关键技术,紧接着接着论述了一些经典的路由策略,并对所提及的算法做了深入的研究以及比较。之后引入LEACH算法及其各种改进算法,在它们的基础上,针对LEACH算法存在的不足之处,本文首先提出多跳改进算法LEACH-App1和簇头选举改进方法LEACH-App2并对其进行了仿真。之后对二者进行取长补短融合出一种能量均衡、非均匀分簇和簇间单跳与多跳相结合的WSNs簇路由协议LEACH-EUMC(energy-balanced unequal multi-hop clustering routing protocol)。在LEACH-EUMC中首先分析了最优簇头数的定义,避开了因区域里簇头数过多或过少引发的能量消耗不均衡问题。其次,竞选簇头时另外添加了节点能量和位置因子,加入到阈计算过程中,使簇头分布更加均匀。最后,本文重新设计了通信方式,簇内采用单跳传输,簇间采用单跳与多跳相结合的通信方式,避免远距离单跳通信。本文采用MATLAB进行仿真,对比LEACH、SEP、LEACH-C、LEACH-App1、LEACH-App2、LEACH-EUMC在节点生存周期、网络消耗和相同能耗下传输到基站的报文数的性能。实验结果表明,本文提出的算法使分簇更加均匀、簇头选择更加公平,推迟了第一个节点和80%节点的死亡时间,延长了网络生命周期并且提升了传输到基站的数据量。
【关键词】：WSNs 路由协议 分簇 LEACH 网络仿真
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题背景10
• 1.2 研究目的及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 国外WSNs的研究现状11-12
• 1.3.2 国内WSNs研究现状12-13
• 1.4 本文的组织结构13-14
• 第二章 WSNs概述及其路由协议14-29
• 2.1 WSNs概述14-21
• 2.1.1 WSNs的体系结构14-16
• 2.1.2 WSNs特征16-18
• 2.1.3 WSNs的关键技术18-20
• 2.1.4 WSNs的主要应用领域20-21
• 2.2 路由协议21-28
• 2.2.1 平面路由协议22-25
• 2.2.2 层次路由协议25-27
• 2.2.3 协议综合比较27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 LEACH算法的研究与多跳传输策略29-44
• 3.1 LEACH算法29-36
• 3.1.1 网络模型和通信能量模型29-31
• 3.1.2 LEACH协议算法过程31-35
• 3.1.3 LEACH协议算法优缺点35-36
• 3.2 LEACH算法的改进36-38
• 3.2.1 PEGASIS36-37
• 3.2.2 SEP37-38
• 3.2.3 LEACH-C38
• 3.3 多跳传输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 实验结果分析41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 LEACH算法簇头选举策略44-52
• 4.1 最优簇头数44-46
• 4.2 选举簇头节点46-48
• 4.3 算法描述48-49
• 4.4 实验结果分析49-50
• 4.5 本章小结50-52
• 第五章 LEACH-EUMC仿真结果及分析52-56
• 5.1 LEACH-EUMC算法描述52-53
• 5.2 实验结果分析53-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 论文总结56-57
• 6.2 研究展望57-58
• 参考文献58-61
• 研究生在读期间的研究成果61-62
• 致谢62

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1 梁永利;;关于路由协议漏洞的分析与防范措施[J];硅谷;2011年11期

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3 宾海,刘乃安;移动网络中的几种路由协议[J];电子科技;2001年21期

4 吕翎,熊前兴;常用路由协议分析[J];交通与计算机;2001年S1期

5 翟东瑜;;路由协议的选择与实践[J];金融电子化;2002年05期

6 丁瑜,张光昭;MIL-STD-188-220B路由协议性能分析和改进[J];数据通信;2003年04期

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10 顾晓燕;;无线Mesh网络DSR路由协议改进方法的研究[J];无线通信技术;2009年01期

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1 董阳泽;刘平香;;水声网络自重组中两种路由协议比较[A];2012'中国西部声学学术交流会论文集(Ⅰ)[C];2012年

2 向征;方旭明;;无线Mesh网络中路由协议的性能比较[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年

3 孙墉懋;傅仲逑;;DSR路由协议优化策略[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

4 程晓峰;卢泽新;张晓哲;莫敦运;;基于路由协议支持的网络感知的设计与实现[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年

5 刘红;徐光侠;范时平;;一种安全的无线自组织路由协议[A];2008年计算机应用技术交流会论文集[C];2008年

6 宋玉林;樊祥宁;张在琛;;无线传感器网络能量路由协议的研究[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（上）[C];2006年

7 应俊;吴哲夫;乐孜纯;;基于OPNET的DSR路由协议的性能分析[A];浙江省电子学会2006年学术年会论文集[C];2006年

8 颜国风;王建新;;基于Hop的Anycast路由协议的设计与实现[A];2005通信理论与技术新进展——第十届全国青年通信学术会议论文集[C];2005年

9 武峥;张淑芳;;无线传感器网络路由协议在交通监控系统中的应用[A];中国航海学会通信导航专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年

10 侍蕾;赵洪利;;空间信息网路由协议关键技术分析[A];2008通信理论与技术新发展——第十三届全国青年通信学术会议论文集（下）[C];2008年

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1 华为供稿;构建辽宁移动骨干网[N];计算机世界;2001年

2 中科院计算所信息网络室 庞迪;移动自组织网络的关键技术—路由协议[N];计算机世界;2005年

3 金桦;路由协议一样影响速度[N];中国计算机报;2003年

4 朗讯贝尔实验室基础科学研究院;融合网络将主导一切[N];通信产业报;2004年

5 ;宽带网络测试平台 ——Adtech AX/4000[N];网络世界;2003年

6 ;三星secuiWALL 防火墙让网络永不停息[N];中国计算机报;2002年

7 甄岩邋武穆清;无处不在的无线Mesh网络[N];中国计算机报;2007年

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1 朱东杰;车载自组网路由协议及路径决策模型研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

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3 黄宏宇;车辆自组织网络的路由协议及节点运动模型研究[D];上海交通大学;2009年

4 郭星歌;矿井无线网格网技术的研究及应用[D];中国矿业大学;2013年

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6 潘大为;能量有效的WSNs路由协议与分布式调度方法研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

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本文编号：1019036