无线传感器网络leach分簇路由协议改进和仿真

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器网络具有大规模、自组织性、动态性、以数据为中心等特点，能够广泛应用于军事、环境监测和预报、智能家居、机械监控、城市交通等领域。无线传感器网络的路由协议是当前研究的热点之一。传统无线网络中的路由协议已经不再适应无线传感器网络动态拓扑变化的拓扑结构，必须设计新的无线传感器网络路由协议。目前，适用于无线传感器网络的路由协议较多，对典型的分簇路由协议LEACH的研究也

2、是当前研究的热点。本文首先概述了无线传感器网络的概念，特点，应用领域，关键技术和研究现状，接着介绍了无线传感器网络中一些典型的路由协议，然后着重对LEACH协议的原理和运行机制进行了说明，分析了该协议的优缺点，最后进行了改进和仿真。针对LEACH协议存在的不足，本文提出了一种改进思路：簇头选择方面，通过增大节点当选候选簇头概率，让部分节点先成为候选簇头，然后通过设置权值和竞争半径，让权值大的节点当选正式簇头，以形成全局较优的簇分布。同时，在簇头间加入多跳路由，避免LEACH中簇头与基站的远距离传输以节约能量。最后，在NS2仿真软件下进行了仿真实验，实验结果表明：改进后的协议比

3、LEACH协议在节能、网络生存时间等方面有了较好的改善。本文共分为6章，各章内容可归纳如下：第1章引入了无线传感器网络的概念，介绍了无线传感器网络的特点，应用前景及关键技术，同时介绍了本课题的来源及研究意义，最后论述了本文的主要工作和创新点。第2章介绍了无线传感器网络路由协议的特点、设计要求、性能衡量指标、协议的分类，研究分析了一些典型的协议，并对这些典型的路由协议进行比较分析。第3章研究了LEACH路由协议运行机制、分析了该协议的优缺点，并研武汉理工大学硕士学位论文究分析了几种经典的基于LEACH的改进协议。第4章提出了一种基于LEACH的改进协议LEACH--improv

4、ed。第5章介绍了仿真软件NS2并对以上改进方案进行了仿真实验。第6章对全文进行了总结，并对未来的工作进行了展望。本文得到了国家自然科学基金项目(批准号：60672137，60773211)，教育部博士点基金项目(批准号：20060497015)，新世纪优秀人才计划(批准号：NCET--08--0806)的资助。关键词：无线传感器网络，路由协议，分簇，LEACH，网络仿真II武汉理工大学硕士学位论文AbstractWirelessSensorNetworksconsistoflotsofmicro-sensornodesdeployedinmonitoredarea，thro

5、ughwirelesscommunicationway,whichbuildamulti—hopandself-organizationednetworksystem．WSNs’destinationistoapperceive，collectandprocessinformationofapperceivedobjectinoverlayarea，thentosendtheseinformationtoobserver．SensorNetworksarecharacteriedbylargescale，self-organizationed，dynamicanddata-c

6、enterandareappliedtomilitarymatters，environmentalmonitoringandforcasting，intelligentfurniture，machinemonitoringandmunicipaltrafficandSOon．TheroutingprotocolsofWSNsareoneofmosthottestissuesinrelatedresearchfields．Asthedynamicandvariabletopology,thosetraditionalroutingprotocolscannotbeapplica

7、bletoWSNsandnewroutingprotocolsmustbedesigned．Inrecentyears，therearemanyroutingprotocolsapplicabletoWSNs，researchingonLEACHbasedonclusteringstructureisalsoanimportantprobleminWSNs．Firstly,thisthesisdescribesthebasiccharacteristicofWSNsandintroducessevera