無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH協(xié)議的研究.pdf

1、微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和無線通信等技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展，使其在微小體積內(nèi)能夠集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等功能。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(wireless sensor network，簡(jiǎn)稱WSN)就是由大量部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的這類傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信的方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從而協(xié)作的感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的監(jiān)測(cè)信息，并發(fā)送給觀察者。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)作為未來新興技術(shù)之一，它

2、的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，將對(duì)人們的社會(huì)生活和產(chǎn)業(yè)變革帶來極大的影響并產(chǎn)生巨大的推動(dòng)。它相對(duì)于移動(dòng)通信網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)等常見的無線網(wǎng)絡(luò)而言具有很多新的特點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無線通信從特定區(qū)域采集、處理有用的數(shù)據(jù)，因此以能量有效的方式來采集、處理數(shù)據(jù)能保證網(wǎng)絡(luò)的最大化，生存時(shí)間是WSN的一個(gè)研究重點(diǎn)。本文將能量問題與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一研究熱點(diǎn)通信協(xié)議結(jié)合，研究能量有效的通信協(xié)議。主要探討了低能量自

3、適應(yīng)聚類協(xié)議(LEACH)及可行的改進(jìn)。 近年來，提出了很多針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無線通信協(xié)議，其中之一就是LEACH協(xié)議。LEACH協(xié)議是一種自組織的、自適應(yīng)的、能量有效的聚類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議?？紤]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特性，能有效地延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。但是LEACH協(xié)議的隨機(jī)簇頭選擇機(jī)制并不能使網(wǎng)絡(luò)的生命周期達(dá)到最優(yōu)，無法保證簇頭處于恰當(dāng)?shù)奈恢茫⑶覜]有考慮簇頭的剩余能量水平，可能導(dǎo)致簇頭耗盡能量，減少網(wǎng)絡(luò)整體生存時(shí)間。 在本文

4、中，對(duì)LEACH協(xié)議提出了兩方面的改進(jìn): 1.在每輪LEACH協(xié)議運(yùn)行完畢后，對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，這些數(shù)據(jù)包括節(jié)點(diǎn)所運(yùn)行的輪數(shù)、節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的期望輪數(shù)、節(jié)點(diǎn)剩余的能量、每輪傳輸所消耗的平均能量等。 2.為了加強(qiáng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性，需要使傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中分布均勻，以使簇首與Sink間距離不要太遠(yuǎn)，避免簇首快速死亡。為此，本文將網(wǎng)絡(luò)區(qū)域化，避免節(jié)點(diǎn)相聚在一個(gè)固定的區(qū)域。 最后，通過仿真實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的LEA