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基于不均匀分簇的LEACH协议的改进研究

作　者: 王占魁
导　师: 伍新华
学　校: 武汉理工大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 无线传感器网络 路由协议 不均匀分簇 双宿容错路由 双簇头 仿真 LEACH
分类号: TP212.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 68次
引　用: 1次
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内容摘要


由传感器、无线通信和网络三大技术融合而形成的传感器网络是一种新型的信息获取和处理技术。无线传感器网络具有高可靠、易部署和可扩展等特点,近年来受到了越来越多的重视,并取得了长足的发展。但是无线传感器网络的节点电源供应能力、计算能力、存储能力有限,且一旦布置后不再更换。如何在这样有限的资源下尽可能多的获取有效的信息及延长网络的使用寿命,是目前应用研究的热点,然而这些问题都可以归结为传感器网络的路由问题。本文首先对无线传感器网络路由协议进行了深入地研究,然后对无线传感器网络中比较常见的路由算法进行了分类比较,研究了双宿容错路由技术,并重点剖析了分簇网络路由协议——LEACH协议,针对LEACH协议的不足提出了改进后的RPUCTH协议。RPUCTH协议是一种不均匀分簇的双簇头路由协议(Routing Protocol based on Unequal Cluster and Two-cluster-Head)。该协议基于LEACH协议,在构簇阶段,加入了不均匀分簇、双簇头(主簇头和备选簇头)等策略；在数据传输阶段采用了多跳的方式向基站传送簇内感知数据,并且当某主簇头的能量到达协议规定的门限值时,启用该簇的备选簇头。仿真实验表明,与LEACH相比,RPUCTH协议较好地均衡了网络节点的能量消耗,有效地延长了整个网络的寿命。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 序言  8-12
  1.1 研究背景与意义  8-9
  1.2 无线传感器网络研究现状  9-10
  1.3 本文研究的主要内容  10
  1.4 论文组织结构  10-12
第2章 无线传感器网络概述  12-19
  2.1 无线传感器网络的定义  12
  2.2 无线传感器网络系统结构  12-13
  2.3 无线传感器网络的协议栈  13-14
  2.4 无线传感器网络的特征  14-16
    2.4.1 与现有的无线网络的区别  14
    2.4.2 无线传感器网络的特点  14-16
  2.5 无线传感器网络的性能评价指标  16-17
  2.6 无线传感器网络的应用领域  17-18
  2.7 本章小结  18-19
第3章 无线传感器路由协议研究  19-35
  3.1 无线路由协议的特点  19
  3.2 无线传感器网络路由协议的设计要求  19-21
  3.3 路由协议分类  21-22
  3.4 传感器网络路由协议  22-27
    3.4.1 主动型路由协议  22-26
    3.4.2 响应型路由协议  26-27
  3.5 无线传感器路由协议性能评价  27-29
    3.5.1 性能指标  27-28
    3.5.2 典型的路由协议性能比较  28-29
  3.6 无线传感器网络中双宿容错技术分析  29-34
    3.6.1 双宿容错路由技术的分类  29
    3.6.2 1:1型专用双宿容错路由  29-30
    3.6.3 1:1型专用双宿容错路由  30-31
    3.6.4 1:2共享双宿容错路由  31-32
    3.6.5 1:4共享双宿路由  32-33
    3.6.6 双宿容错路由技术的性能分析  33-34
  3.7 本章小结  34-35
第4章 LEACH协议的研究及改进  35-59
  4.1 LEACH协议分析  35-40
    4.1.1 LEACH协议的算法描述  35-37
    4.1.2 LEACH协议中的阈值公式  37-39
    4.1.3 LEACH协议的分析  39-40
  4.2 RPUCTH协议  40-58
    4.2.1 研究模型  40-42
    4.2.2 能耗分析  42-43
    4.2.3 拓扑结构  43-44
    4.2.4 基本思想  44
    4.2.5 协议的步骤  44-53
    4.2.6 性能分析  53-58
  4.3 本章小结  58-59
第5章 改进协议的仿真与性能分析  59-66
  5.1 NS2的主要特点  59-60
  5.2 NS2模拟的步骤  60-62
  5.3 性能评价指标  62
  5.4 仿真实验场景及参数  62-63
  5.5 RPUCTH协议的性能分析  63-65
  5.6 本章小结  65-66
第6章 总结与展望  66-68
  6.1 总结  66-67
  6.2 展望  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
附录 攻读期间发表的论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 发送器（变换器）、传感器 > 传感器的应用
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