層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH路由協(xié)議的探討及改進.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由低成本，低功率，尺寸小并且能短距離通信的微型傳感器節(jié)點通過自組織方式形成的網(wǎng)絡(luò)。分簇結(jié)構(gòu)的簇首選舉和能量消耗是層次式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩個重要問題。簇首選舉決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋程度，進而決定了對物理世界的監(jiān)測能力，能量消耗則決定了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生存時間。簇首選舉與能量消耗緊密聯(lián)系在一起，在保證簇首選舉能夠獲得最優(yōu)簇個數(shù)的同時要盡可能的減少能量消耗。本文主要針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效的簇首選舉算法和最優(yōu)簇數(shù)的選

2、擇進行研究。 首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、特點、用途和研究方向，分析了現(xiàn)有路由協(xié)議的優(yōu)缺點。對經(jīng)典的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議進行了深入的研究。簇的形成方法是協(xié)議的主要內(nèi)容，而簇首選舉算法又是簇形成的核心。本文詳細分析了LEACH路由協(xié)議的簇首選舉算法和最優(yōu)簇數(shù)的選擇算法。 本文接著提出了能量高效的混合式簇首選舉算法LEACHC。研究證明傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇的結(jié)構(gòu)存在最優(yōu)的簇首個數(shù)，使網(wǎng)絡(luò)能耗最優(yōu)。LEACH提出每輪選舉出

3、的簇首個數(shù)的均值是最優(yōu)值k，而通過分析發(fā)現(xiàn)，在LEACH節(jié)點成為簇首的概率公式中候選簇首數(shù)只是一個估計值，不是系統(tǒng)實際運行中的候選簇首數(shù)。本文采用隨機過程的方法分析發(fā)現(xiàn)，LEACH協(xié)議運行中簇首個數(shù)的均值并不是一個常數(shù)k，而是一個函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，提出了混合式簇首選舉算法LEACH-C，通過在每輪數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪┒俗尰鞠蛘麄€系統(tǒng)廣播已經(jīng)成為過簇首個數(shù)的信息包，使節(jié)點知道系統(tǒng)實際的候選簇首數(shù)，實現(xiàn)簇首個數(shù)的均值等于最優(yōu)值k。而對于最優(yōu)值k的