无线传感器网络路由协议研究及仿真

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路由协议是无线传感器网络研究的重点之一,其主要的设计目标是降低节点能量消耗,延长网络的生命周期。本论文首先介绍了无线传感器网络的体系结构、关键技术及应用前景,然后介绍了国内外对无线传感器网络路由协议研究的现状,最后详细分析了LEACH协议并针对它的不足之处作了相应的改进。   LEACH是一种低功耗自适应分层路由算法,主要的思想是以循环的方式随机分簇,将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点上,从而延长网络的生命周期。LEACH的运行包含初始化阶段和稳定工作阶段:初始化阶段负责选举簇首、形成分簇和制定数据传输时隙表;而稳定工作阶段负责数据的采集和发送。虽然LEACH与传统的路由算法相比能有效的节省能量,延长网络的生命周期,但它仍然存在一些不足之处,如它分簇不均,等概率的选择簇首而没有考虑节点的能量因素,这都会导致簇首的负担过重,进而影响网络的性能。本文针对LEACH簇首负担过重的问题,提出了一种改进算法,该算法在初始化阶段考虑节点的剩余能量优化簇首的选取,使剩余能量高的节点成为簇首的概率增加;在稳定工作阶段,采用双簇首机制传输数据,在簇内选择次簇首传输数据以此来减少簇首能量损耗。   最后使用NS2作为网络仿真平台,将改进算法和LEACH在能量消耗、网络的生命周期和节点死亡情况三个方面进行了比较。仿真结果显示,改进算法的性能要优于LEACH。  
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