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基于覆盖率的无线传感器网络LEACH协议研究及改进

作　者: 王垚
导　师: 马杰良
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: LEACH协议 分簇 覆盖率 仿真
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 51次
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内容摘要


无线传感器网络技术近十年间得到了飞速发展。由于其节点体积小巧,价格便宜,且具有良好的自组织性,因此,被广泛应用于军事,医疗,环境监控,工业自动化等各个领域。无线传感器网络是以数据为中心的网络,一般采用电池供电,且通常情况下节点电池无法更换,故如何对节点能量的使用率进行优化是无线传感器网络应用中的关键技术,也是近年来研究的重点和难点。本文在对无线传感器网络的结构和各类路由协议分析的基础上,重点针对现有无线传感器网络路由协议LEACH进行改进。并在原有LEACH协议的基础上提出一种新的无线传感器网络路由协议-—LEACH-Coverage协议。该协议通过加入邻居节点,工作节点等新的选举条件,优化了LEACH协议在簇头选举,簇内信息采集耗能等方面的不足。最后利用MATLAB仿真,从簇头覆盖,生存周期,网络平均覆盖度等方面进行对比仿真。本文工作内容具体如下：(1)对无线传感器网络的研究背景,意义及目前国内外研究现状进行概述(2)详细阐述无线传感器网络的体系结构,特点及相关技术。并将其与无线自组织网络进行特征比较。(3)对无线传感器网络路由协议进行介绍,并重点分析及比较了具有代表性的路由协议。(4)重点研究了LEACH协议,分析了其算法流程和工作特点。并总结了该协议的优点和不足。(5)在对LEACH协议进行详尽分析的基础上,提出了基于LEACH协议的改进协议—LEACH-Coverage协议。该协议主要通过改进LEACH在簇头选举和簇内信息采集能耗等方面的不足来提高整个网络对能量的使用效率,从而延长了无线传感器网络的生命周期。(6)针对上述改进协议,进行MATLAB对比仿真,根据仿真结果可知相比于原有LEACH协议,LEACH-Coverage协议不仅降低了网络能耗,有效延长了网络生命周期,且在网络节点分布越密集的区域,新协议的优势越明显。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-12
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8
  1.3 无线传感器网络的应用  8-11
  1.4 论文的组织结构  11-12
第二章 无线传感器网络综述  12-24
  2.1 无线传感器网络概述  12-18
    2.1.1 无线传感器网络的系统架构  12-13
    2.1.2 传感器节点的结构  13-14
    2.1.3 无线传感器网络的体系结构概述  14-16
    2.1.4 无线传感器网络与无线自组织网络的共性与区别  16-18
  2.2 无线传感器网络路由协议  18-24
    2.2.1 无线传感器典型路由协议概述  18-22
    2.2.2 无线传感器路由协议比较  22-23
    2.2.3 路由优化原则  23-24
第三章 LEACH算法分析  24-29
  3.1 LEACH协议背景概述  24-25
  3.2 LEACH协议算法分析  25-29
    3.2.1 簇的建立阶段  25-27
    3.2.2 传输数据的稳定阶段  27
    3.2.3 LEACH协议的优势分析  27-29
第四章 基于LEACH的改进协议LEACH-Coverage  29-43
  4.1 协议改进的思想  29-31
  4.2 LEACH-Coverage协议设计基础  31-36
    4.2.1 无线能量模型  31-32
    4.2.2 网络运行环境  32
    4.2.3 相关定义及分析  32-36
  4.3 改进的LEACH-Coverage协议  36-43
    4.3.1 邻居节点的测量  37
    4.3.2 首簇头节点和次簇头节点的选举  37-39
    4.3.3 簇的形成  39-40
    4.3.4 簇内工作节点的选举  40-42
    4.3.5 低能耗节点的处理  42-43
第五章 LEACH-Coverage协议性能仿真及分析  43-53
  5.1 仿真工具介绍  43
  5.2 仿真模型  43-44
  5.3 簇头分布仿真  44-46
  5.4 网络生命周期对比仿真  46-48
  5.5 高密度环境下网络生存周期对比仿真  48-52
  5.6 仿真总结  52-53
第六章 总结与展望  53-55
  6.1 总结  53
  6.2 展望  53-55
参考文献  55-58
作者简介  58-59
致谢  59-60
附录  60-62

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信网 > 一般性问题 > 通信规程、通信协议
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