【摘 要】
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无线传感器网络具有容易部署、可靠性高、可扩展等特点,在多个领域具有广泛的应用前景,是一种新兴的交叉研究领域。但由于网络结构和应用环境限制,节点所用的微型电池能源有
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无线传感器网络具有容易部署、可靠性高、可扩展等特点,在多个领域具有广泛的应用前景,是一种新兴的交叉研究领域。但由于网络结构和应用环境限制,节点所用的微型电池能源有限且一旦耗尽无法进行补充。因此提升传感器节点的能量利用率,增强处理器的计算能力,从而提高网络的生存周期对于WSN是非常有意义的。目前已经有很多专家学者从事相关的研究工作,提出了许多相关的路由算法,并取得了一定的进展。本文对层次路由算法LEACH进行了研究与分析,针对其用概率生成的簇头个数不稳定、边缘节点死亡较快、簇头直接传输数据到基站等问题,提出了一个基于LEACH的改进路由算法。本文的主要工作如下:(1)对WSN路由协议进行概述,对现有的WSN路由算法按照网络拓扑结构进行相应的分类,比较各个路由算法的优势和劣势。然后重点研究了LEACH协议的工作原理、网络模型和算法过程,并对其优缺点进行了分析,为本文改进算法的提出打下基础。(2)选择更优的簇头节点。先用迭代自组织数据分析算法(ISODATA)对网络中的节点进行聚类,可以获得更加理想的分簇结构。然后在选择簇头的过程中,综合考虑节点的剩余能量、在簇内的位置、和基站之间的距离,选出较为合理的簇头。(3)选择合理的传输路径。在数据通信阶段,综合考虑簇头的剩余能量和簇头之间的距离,计算出数据传输的最短路径路由表。然后簇头根据最短路径路由表通过多跳的方式将数据传输至基站。(4)通过MATLAB仿真软件进行试验的检验和分析。本文从网络生存时间、全网能量消耗总和、簇头的分布与死亡节点均衡性等多个方面进行了对比分析。通过实验得出,本文所研究的改进算法能够有效减少簇头选举所需的能量,簇头的分布与个数更加合理,使全网节点的能量消耗更加均衡,有效的延长整个网络的生存周期,为继续深入研究WSN提供了借鉴。
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