无线传感器网络LEACH分簇路由算法研究

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无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为一种全新的信息获取和处理模式,集成了传感技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理和无线通信技术,可广泛应用于国防军事、科学研究、工农业生产、医疗护理等领域,已成为国内外研究热点。无线传感器网络具有较多关键技术和研究热点,网络路由协议就是其核心之一。 本课题来源于广东省经贸委技术创新项目“无线网络智能化小家电产品可靠性实验系统”(2007647006),项目采用无线测控网络技术对小家电产品进行可靠性测试,本文主要研究其中的无线传感器网络路由协议。论文以经典低功耗自适应分簇路由协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)为研究基础,从网络簇首节点选取、簇类建立和稳定工作、网络数据传输模式、网络数据融合处理四个方面进行优化改进,提出改进型新算法LEACH-Ⅰ(LEACH-Improved),内容如下所述: 1.簇首选取阈值T(n)中引入了节点相对剩余能量因数η,改变了簇首选取机制,使得剩余能量相对较多的节点能够担当簇首,平衡了网络负载降低了网络能量消耗。 2.采用单跳、多跳相结合的通信方式,避免簇首远距离直接与sink节点通信,降低了簇首节点耗能,平衡了网络负载。 3.LEACH协议虽提出数据融合思想,但是没有给出具体的融合方法。针对无线传感器网络应用特点提出两级数据融合的思想,簇成员节点一级融合和簇首节点二级数据融合处理算法。 论文运用MATLAB工具对LEACH和LEACH-Ⅰ算法进行了仿真比较分析。仿真结果表明,改进型算法LEACH-Ⅰ与LEACH相比,有效降低了系统的整体能耗,去除了网络冗余信息,数据融合效率高,网络生命周期显著提高,并具有更好的网络规模扩展性。
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