基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进

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1、分类号：ＴＰ３９３单位代码：１０１８３研究生学号：２０１３５２４０１９密级：公开參古林大学瑚女学位论文专业学位（）基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＩｍｒｏｖｅｍｅｎｔｏｎＲｏｕｔｉｎＰｒｏｔｏｃｏｌｓｏｆＷｉｒｅｌｅｓｓｐｇＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋｓＢａｓｅｄｏｎＣｌｕｓｔｅｒ作者姓名；苏真真类别；工程硕±领域（方向）；电子与通信工程指导教航董颖副教授培养单位：通信工程学院２０１６年６月未经本论文作者的书面授权

2、，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发巧、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕女学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明

3、的法律结果由本人承担。学位论文作者签名；茶ＩＩ曰期：又。｜击年月曰５＾基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进ResearchandImprovementonRoutingProtocolsofWirelessSensorNetworksBasedonCluster作者姓名：苏真真领域（方向）：电子与通信工程指导教师：董颖副教授类别：工程硕士答辩日期：2016年6月5日摘要基于分簇的无线传感器网络路由协议的研究与改进无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSN)是由大量的静止或移动的传感器节点以

4、自组织和多跳的方式构成的无线网络，实现了数据的采集、处理和传输三种功能。由于低功耗、低成本、分布式和自组织的特点，无线传感器网络被广泛的应用于在军事、航空、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。无线传感器网络构建以数据为中心的网络，为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，可能达到成千上万，甚至更多。传感器节点主要分为通信模块，感知模块和计算模块。传感器节点的能量消耗主要集中在CPU和无线收发器上。在一般情况下，无线通信耗能相对较多。据统计，数据传输消耗的能量占整个传感器网络能量消耗的80%。然而，传感器节点

5、通常是通过电池来进供电的。换句话说，传感器节点部署完成后很难进行电池的更换。因此，如何保障无线传感器网络的能耗平衡，延长无线网络有效工作的生命周期是研究的主要问题之一。本文对无线传感器网络路由协议展开研究，主要对典型的平面路由协议和分簇路由协议从性能参数方面进行分析对比，最终选择经典的分簇路由协议——LEACH进行研究与改进。从节省节点剩余能量，均衡网络负载，延长网络生命周期和提高网络节点数据传输能力等方面，做出以下研究工作：(1)提出了一种基于节点能量和位置的LEACH改进算法(LEACH-E-D)。该算法引入了两个主要参数节点的剩

6、余能量(E)和临时簇内的平均距离(D)，分别用来选择临时簇头和最终簇头。并用OMNET++4.0进行仿真，在相同节点数的情况下，LEACH-E-D算法的网络平均剩余能量明显高于LEACH。同时LEACH-E-D的网络生命周期比LEACH算法的网络生命周期增加了50s左右。而且随着节点数的逐渐增加，这种优势越来越明显。在节点数为100时，采用LEACH-E-D算法，大约能将网络寿命延长75s。所以，LEACH-E-D能使簇头分布更均匀，均衡了网络中各簇头的负载，延长了网络生命周期。(2)提出了一种基于多路径和能量的LEACH改进算法(M

7、E-LEACH)。该算法对簇头的选择机制进行了优化，考虑了节点能量，又同时判断簇内成员节点与sink节点的距离。当某些簇内成员节点与sink节点距离较近时，则不需经过簇头节点，而是直接和sink节点进行信息传递。仿真工具用OMNET++4.0，并结合MATLAB绘图，仿真结果表明，改进的ME-LEACH算法相比LEACH，开始出现第一个节点死亡的时间推迟大约700轮，50%的节点死亡时间推迟大约900轮，I全部节点死亡的时间推迟了900轮左右。与LEACH相比，ME-LEACH将全部节点死亡时间向后推迟，延长了网络生存时间，网络的稳定

8、性得到很大提高。同时，相同运行轮数的情况下，ME-LEACH算法的sink节点接收数据的数目要远远多于LEACH。ME-LEACH在2800轮左右时，sink节点接收的数据包已经达到饱和，数目约为LEACH的6倍。关键词