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基于信息交互的无线传感器网络改进LEACH协议研究

作　者: 蓝匀云
导　师: 吴雪
学　校: 华东理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 无线传感器网络 信息交互 LEACH路由协议 网络生存期
分类号: TN915.04
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 46次
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内容摘要


无线传感器网络(WSN)作为具有巨大影响力的先进技术之一,综合了传感器、微电子、无线通信以及现代网络技术等尖端科技,为人类社会和物理世界的交互提供了种新途径。路由协议对WSN的性能有着十分重要的影响,并且由于无线传感器网络存在着资源受限、无全局标识、基于局部信息和动态拓扑、以数据为中心、多对一通信等许多特殊性,WSN路由协议的设计更加困难和复杂。本文在概述无线传感器网络的基本概念、特点以及广泛应用的基础上,分类阐述了现有的无线传感器网络路由协议及其优缺点,并对无线传感器网络中低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH协议)进行了深入的量化分析研究和改进。LEACH协议作为无线传感器网络中第一个分层路由协议,它的提出具有重要的意义。本文从LEACH协议的体系架构、运行过程、协议的物理模型及能耗模型的分析出发,针对LEACH协议进行簇头选举时,其采用的估计方法存在较大盲目性的问题,提出了一种基于簇头间信息交互的改进LEACH协议——IIB-LEACH协议。改进后的协议利用簇头间的信息交互策略,寻找到一种更为优化的簇头选举机制。通过对簇头选举概率公式的优化,使选举得到的实际簇头个数为最优簇头个数的概率更大；此外在簇头选举过程中,改进后的协议考虑了节点的剩余能量以及节点连续未当选簇头的轮数等因素,使簇头选举的过程更为合理。最后本文基于NS-2仿真平台对IIB-LEACH协议和LEACH协议进行了三种场景的性能测试仿真实验。实验结果表明,相对于原LEACH协议,改进后的IIB-LEACH协议可以更有效地优化簇头选举、提升能量利用效率、延长整个网络的生存时间。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-12
  1.1 课题背景  9
  1.2 国内外发展与研究现状  9-10
    1.2.1 无线传感器网络研究现状  9-10
    1.2.2 无线传感器网络路由协议研究的目的和意义  10
  1.3 论文的章节安排  10-12
第2章 无线传感器网络概述  12-18
  2.1 无线传感器网络的基本概念  12
  2.2 无线传感器网络的体系结构  12-15
    2.2.1 无线传感器网络的拓扑结构  12-13
    2.2.2 无线传感器节点介绍  13-15
  2.3 无线传感器网络的核心技术  15-16
    2.3.1 无线传感器网络的特性  15
    2.3.2 无线传感器网络的核心技术  15-16
  2.4 无线传感器网络的应用领域  16-17
  2.5 本章小结  17-18
第3章 无线传感器网络路由协议综述  18-29
  3.1 无线传感器网络路由协议概述  18
  3.2 典型的无线传感器网络路由协议  18-27
    3.2.1 泛洪路由协议  18-20
    3.2.2 数据中心路由协议  20-22
    3.2.3 地理位置路由协议  22-24
    3.2.4 分层路由协议  24-27
  3.3 典型无线传感器网络路由协议比较  27
  3.4 本章小结  27-29
第4章 LEACH协议研究与改进  29-48
  4.1 LEACH协议的基本原理  29-32
    4.1.1 LEACH协议的体系架构  29
    4.1.2 LEACH协议的运行流程  29-32
  4.2 LEACH协议研究现状与亟待解决的关键问题  32-35
    4.2.1 LEACH协议的研究现状  32-34
    4.2.2 LEACH协议亟待解决的关键问题  34-35
  4.3 LEACH协议相关模型研究  35-41
    4.3.1 三种模拟场景研究  36-37
    4.3.2 LEACH协议的物理模型研究  37-38
    4.3.3 LEACH协议的能耗模型研究  38-41
  4.4 基于LEACH协议的IIB-LEACH协议  41-46
    4.4.1 IIB-LEACH协议的设计思路  42-43
    4.4.2 IIB-LEACH协议的运行流程  43-45
    4.4.3 IIB-LEACH协议的额外能耗分析  45-46
  4.5 本章小结  46-48
第5章 IIB-LEACH协议的仿真分析  48-67
  5.1 NS-2仿真平台  48-50
    5.1.1 NS-2仿真平台简介  48-49
    5.1.2 NS-2仿真平台工作流程  49-50
  5.2 IIB-LEACH协议的仿真  50-65
    5.2.1 仿真场景参数设定  50-51
    5.2.2 仿真实验的主要性能评价指标  51
    5.2.3 长条形模拟场景仿真  51-56
    5.2.4 圆形模拟场景仿真  56-61
    5.2.5 方形模拟场景仿真  61-65
  5.3 IIB-LEACH协议综合评价  65-66
  5.4 本章小结  66-67
第6章 总结与展望  67-69
  6.1 总结  67
  6.2 展望  67-69
参考文献  69-74
致谢  74

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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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