基于LEACH协议的簇头选举及优化组网的算法研究
发布时间：2021-10-15 13:10
随着物联网的飞速发展,无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）技术已经走进了人们的生活,无线技术也得到了快速的发展,并且逐渐改变着人们的生活方式。WSN技术是在嵌入式技术、无线通信技术以及传感器技术的基础上孕育而生的,它由许多价格低廉、低功耗、通信距离短的微型传感器通过无线通信的方式自组织而成。WSN中的传感器节点多半部署在环境极度恶劣的地区,并且受到自身计算速度慢、内存小、能量有限等因素的极大约束,所以如何降低网络的能量消耗、延长WSN的生存时间成为该技术的巨大考验。论文深入研究WSN路由协议,其中LEACH路由协议是本论文的理论基础。LEACH路由协议是一种经典的层次型路由协议,它主要根据簇头轮换机制将消耗的能量较均匀地分摊到整个传感器网络中。通过分析LEACH路由协议的工作原理,发现由于簇头选择的随机性,整个传感器网络不能得到最优的簇头个数,也无法确定簇头的最优位置,这样就可能导致部分区域的簇头比较集中,部分区域可能没有簇头,从而造成簇内某些非簇头节点与簇头节点间的距离过大,那么在数据传输阶段非簇头节点势必会消耗大量的能量。并且LEACH路由协议...
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 无线传感器网络的研究背景
1.2 无线传感器网络的国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容
1.4 论文的篇章结构
2 无线传感器网络路由协议
2.1 无线传感器网络组织结构
2.2 无线传感器网络路由协议
2.3 平面路由协议
2.3.1 洪泛和闲聊路由协议
2.3.2 连续分配路由协议
2.3.3 基于最小代价场的路由协议
2.3.4 定向扩散路由协议
2.4 层次路由协议
2.4.1 LEACH路由协议
2.4.2 非均匀分簇协议UCS
2.4.3 HEED路由协议
2.4.4 PEGASIS
2.5 层次路由协议与平面路由协议的比较
2.6 本章小结
3 基于LEACH协议的簇头选举优化设计
3.1 LEACH协议
3.1.1 LEACH协议的描述
3.1.2 LEACH协议的不足
3.1.3 基于LEACH协议已有的改进算法
3.2 基于LEACH的改进算法
3.2.1 无线通信模型
3.2.2 网络模型
3.2.3 最优簇头数的确定及区域的划分
3.2.4 选举簇头
3.2.5 簇形成流程图
3.2.6 改进簇头与基站之间的通信
3.2.7 数据传输路径流程图
3.3 仿真实验结果分析
3.3.1 性能指标
3.3.2 仿真参数
3.3.3 仿真结果
3.4 本章小结
4 LEACH协议及改进算法网络拓扑
4.1 NS2网络仿真软件
4.1.1 NS2简介
4.1.2 NS2的原理和层次结构
4.1.3 NS2网络模拟的步骤
4.2 LEACH协议网络拓扑
4.2.1 网络拓扑结构
4.2.2 基于NS2平台LEACH协议的网络拓扑
4.2.3 实验结果分析
4.3 MyLEACH算法网络拓扑
4.3.1 基于NS2平台MyLEACH算法的网络拓扑
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中一种基于跳数梯度场的路由协议[J]. 陈龙,陈志刚,张德宇. 计算机工程. 2016(10)
[2]LEACH协议分簇算法的改进及效能研究[J]. 陈槟,万福,尹亚兰. 舰船电子工程. 2015(07)
[3]采用改进算法对无线网络节能优化仿真研究[J]. 吉正洵,江冰,李丽芳,黄鹍. 计算机仿真. 2015(06)
[4]基于无线传感器网络的仓库火灾监测系统的研究与设计[J]. 曾琳. 电脑知识与技术. 2015(13)
[5]无线传感器网络及关键技术综述[J]. 林晓鹏. 智能计算机与应用. 2015(01)
[6]能量均衡的无线传感器网络节点路由算法[J]. 唐翠微. 计算机与现代化. 2015(01)
[7]物联网领域分析[J]. 王浩,程林,程亚平. 无线互联科技. 2014(05)
[8]WSN经典路由协议比较[J]. 何磊,郭晓军,赵江波,练侃. 智能计算机与应用. 2014(02)
[9]物联网发展及其标准研制浅析[J]. 王日花,屈海涛,屈武. 中国传媒科技. 2014(01)
[10]无线传感器网络中PEGASIS协议的研究与改进[J]. 刘伟强,蒋华,王鑫. 传感技术学报. 2013(12)
博士论文
[1]层次型无线传感器网络关键技术研究[D]. 赵小川.北京邮电大学 2013
硕士论文
[1]基于低能耗高效无线传感器网络路由协议研究[D]. 魏浩鹏.江西理工大学 2015
[2]无线传感器网络算法的改进与水灾监测应用研究[D]. 王玮琦.哈尔滨商业大学 2015
[3]能量优先的无线传感器网络路由协议研究[D]. 涂剑锋.南京邮电大学 2015
[4]一种新的基于LEACH的WSN路由协议研究[D]. 刘昌东.哈尔滨理工大学 2015
[5]无线传感器网络节能路由协议研究及应用[D]. 李彬.沈阳大学 2014
[6]无线传感器网络Leach路由协议的研究与改进[D]. 倪文亚.华东理工大学 2015
[7]基于分簇的无线传感器网络低能耗路由算法研究[D]. 于谦.江苏科技大学 2014
[8]WSN中2-连通2-支配集构造算法[D]. 米凡.南昌航空大学 2014
[9]一种基于LEACH协议改进的物联网路由算法[D]. 赵雁航.吉林大学 2014
[10]无线传感器网络拓扑结构控制算法的应用研究[D]. 李朋飞.江南大学 2014
本文编号：3438042
【文章来源】：哈尔滨商业大学黑龙江省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 无线传感器网络的研究背景
1.2 无线传感器网络的国内外研究现状
1.3 论文的主要研究内容
1.4 论文的篇章结构
2 无线传感器网络路由协议
2.1 无线传感器网络组织结构
2.2 无线传感器网络路由协议
2.3 平面路由协议
2.3.1 洪泛和闲聊路由协议
2.3.2 连续分配路由协议
2.3.3 基于最小代价场的路由协议
2.3.4 定向扩散路由协议
2.4 层次路由协议
2.4.1 LEACH路由协议
2.4.2 非均匀分簇协议UCS
2.4.3 HEED路由协议
2.4.4 PEGASIS
2.5 层次路由协议与平面路由协议的比较
2.6 本章小结
3 基于LEACH协议的簇头选举优化设计
3.1 LEACH协议
3.1.1 LEACH协议的描述
3.1.2 LEACH协议的不足
3.1.3 基于LEACH协议已有的改进算法
3.2 基于LEACH的改进算法
3.2.1 无线通信模型
3.2.2 网络模型
3.2.3 最优簇头数的确定及区域的划分
3.2.4 选举簇头
3.2.5 簇形成流程图
3.2.6 改进簇头与基站之间的通信
3.2.7 数据传输路径流程图
3.3 仿真实验结果分析
3.3.1 性能指标
3.3.2 仿真参数
3.3.3 仿真结果
3.4 本章小结
4 LEACH协议及改进算法网络拓扑
4.1 NS2网络仿真软件
4.1.1 NS2简介
4.1.2 NS2的原理和层次结构
4.1.3 NS2网络模拟的步骤
4.2 LEACH协议网络拓扑
4.2.1 网络拓扑结构
4.2.2 基于NS2平台LEACH协议的网络拓扑
4.2.3 实验结果分析
4.3 MyLEACH算法网络拓扑
4.3.1 基于NS2平台MyLEACH算法的网络拓扑
4.3.2 实验结果分析
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中一种基于跳数梯度场的路由协议[J]. 陈龙,陈志刚,张德宇. 计算机工程. 2016(10)
[2]LEACH协议分簇算法的改进及效能研究[J]. 陈槟,万福,尹亚兰. 舰船电子工程. 2015(07)
[3]采用改进算法对无线网络节能优化仿真研究[J]. 吉正洵,江冰,李丽芳,黄鹍. 计算机仿真. 2015(06)
[4]基于无线传感器网络的仓库火灾监测系统的研究与设计[J]. 曾琳. 电脑知识与技术. 2015(13)
[5]无线传感器网络及关键技术综述[J]. 林晓鹏. 智能计算机与应用. 2015(01)
[6]能量均衡的无线传感器网络节点路由算法[J]. 唐翠微. 计算机与现代化. 2015(01)
[7]物联网领域分析[J]. 王浩,程林,程亚平. 无线互联科技. 2014(05)
[8]WSN经典路由协议比较[J]. 何磊,郭晓军,赵江波,练侃. 智能计算机与应用. 2014(02)
[9]物联网发展及其标准研制浅析[J]. 王日花,屈海涛,屈武. 中国传媒科技. 2014(01)
[10]无线传感器网络中PEGASIS协议的研究与改进[J]. 刘伟强,蒋华,王鑫. 传感技术学报. 2013(12)
博士论文
[1]层次型无线传感器网络关键技术研究[D]. 赵小川.北京邮电大学 2013
硕士论文
[1]基于低能耗高效无线传感器网络路由协议研究[D]. 魏浩鹏.江西理工大学 2015
[2]无线传感器网络算法的改进与水灾监测应用研究[D]. 王玮琦.哈尔滨商业大学 2015
[3]能量优先的无线传感器网络路由协议研究[D]. 涂剑锋.南京邮电大学 2015
[4]一种新的基于LEACH的WSN路由协议研究[D]. 刘昌东.哈尔滨理工大学 2015
[5]无线传感器网络节能路由协议研究及应用[D]. 李彬.沈阳大学 2014
[6]无线传感器网络Leach路由协议的研究与改进[D]. 倪文亚.华东理工大学 2015
[7]基于分簇的无线传感器网络低能耗路由算法研究[D]. 于谦.江苏科技大学 2014
[8]WSN中2-连通2-支配集构造算法[D]. 米凡.南昌航空大学 2014
[9]一种基于LEACH协议改进的物联网路由算法[D]. 赵雁航.吉林大学 2014
[10]无线传感器网络拓扑结构控制算法的应用研究[D]. 李朋飞.江南大学 2014
本文编号：3438042
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