论文矿井无线通信网络中LEACH协议的改进是大学硕士与本科无线通信毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写无线通信方面论文范文。
摘 要： 针对矿井下无线传感器网络通信的特点,对LEACH协议分簇进行优化,并充分考虑能量和距离的因素,对簇头节点的选取进行优化,提出基于K?means++聚类的路由算法LEACH?KPPE,有效地改善了LEACH算法中簇头节点分布不均、能耗不均以及网络的稳定性等问题.仿真实验结果表明,该算法有效地改善了整个网络的能耗,提高了能量的利用率,有效延长了网络的生命周期.
关键词： 矿井； 无线传感网络； LEACH协议； K?means++算法
中图分类号： TN915.04?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）09?0066?04
Abstract： According to the features of the wireless sensor network communication for mine, an LEACH protocol clustering is optimized. The factors of energy and distance are taken into full consideration to optimize the selection of cluster head nodes. The routing algorithm LEACH?KPPE based on K?means++ clustering is proposed to solve the problems of uneven cluster head node distribution, unbalanced energy consumption and network stability existing in the LEACH algorithm. The simulation experiment results show that the LEACH?KPPE algorithm improved the energy consumption of the whole network, enhance the energy utilization, and prolong the network life cycle effectively.
Keywords： mine； wireless sensor network； LEACH protocol； K?means++ algorithm
0 引 言
无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）是由大量具有数据采集、数据处理以及通信能力的传感器节点以自组织方式形成的一种拓扑动态变化的网络[1?3].其具有抗毁性强、自适应性强以及能快速展开等优点,因此被广泛应用于工业控制、环境监测、交通控制、医疗护理、军事等重要领域[4?6].
开采煤炭作业主要是在井下进行,在无线传感器网络还未普及之前,在矿井下基本使用有线通信装置.有线通信存在一定的弊端,发生安全事故时无法精确定位井下事发地点以及人员位置,煤矿地面人员不能及时准确地获取井下具体信息[7],因此不利于井下工作以及安全管理.通过利用无线传感器网络实现井下通信,无线安全系统能够完善矿井下移动通信系统,并加强了矿井的安全管理.
根据煤矿井下巷道的特性,其网络拓扑结构是带状的,而且通信环境相对恶劣.与一般的无线通信网络相同,其节点工作在一些无人监控的区域,不易维护,自身能量有限且不能再生,所以高效、稳定、节能的路由协议对整个无线传感器网络来说是相当重要的.
LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议是目前应用较为广泛的层次路由[8?9],其能适用于一般的工作环境.但是针对矿井下的特殊环境,LEACH协议已经不能满足其要求,因此本文主要对LEACH协议进行研究并改进,提出一种基于K?means++聚類的路由算法LEACH?KPPE,使其能高效、稳定地在矿井环境下正常工作.
1 LEACH协议
1.1 LEACH协议概述
LEACH协议是无线传感器网络中应用较广泛的一种层次路由协议,其工作流程主要分为两个步骤：生成簇和传输数据信息.整个过程会周期性地重复进行,所以可以称其一个周期内的过程为“轮”[10].每轮中首先从网络中的节点随机选出若干个较合适的节点作为簇头,在选取簇头前,LEACH算法中给出一个预先设定好的阈值此阈值的计算公式为：
式中：是网络中簇头占所有节点比例的期望值；是当前周期循环选取簇头的轮数；为不是簇头节点的集合.
当簇头确定后,这些簇头节点就会向其余节点发送消息,接收到信息的节点同时根据簇头发出的信号强弱来选择加入哪一个簇群.在完成分簇的工作之后,簇内的非簇头节点开始采集所需要的信息,然后将采集到的数据发送给自己所在簇的簇头节点,接收到数据的簇头节点对数据进行处理和整合,最后再将数据发送给基站.
1.2 LEACH协议应用于煤矿井中的不足
对于不同的应用环境而言,LEACH并不是最优的路由协议,所以在煤矿井下这一特殊的环境中,LEACH也存在一些不足,其簇头节点是随机选择的,这样会导致簇头节点分布不均匀,同时剩余能量较少的节点也有可能被选为簇头节点,就会导致簇头节点过早死亡,除此之外煤矿井下的通道一般都很长,针对这一特性,LEACH中单跳通信方式不再适用于煤矿井下通信.
2 LEACH?KPPE协议
针对LEACH应用于煤矿井中的一些缺陷,本文在LEACH的基础上提出一种改进后的LEACH?KPPE协议.LEACH?KPPE与原有的LEACH协议在主要工作流程上是一致的,都是周期性进行轮的重构,每个轮也都包括建立簇和稳定数据传输两个阶段.
总结:本论文主要论述了无线通信论文范文相关的参考文献,对您的论文写作有参考作用。
参考文献：
1、 一种无线传感器网络路由协议LEACH改进算法 摘 要：针对低功耗自适应集簇分层型协议LEACH（low energy adaptive clustering hierarchy）的节点生命周。
2、 基于ZigBee协议无线传感网络监测的节点设计 摘 要： 针对无线传感器网络技术在网络监测中的特点，在分析ZigBee协议栈体系结构的基础上，研究了对网络协调器、路由器及终端节点的程序设计。针。
3、 无线传感网络基于事件响应型算法 摘要：针对无线传感器网络用于大规模养殖业对突发事件监测的情形，提出一种事件响应型的分簇算法。与已有的主动型算法不同的是，本文提出的算法只有节点感。
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5、 TELLTALE无线通信系统在铁路上应用 随着工信部LTE牌照的发放，各大运营商4CJ网络正式商用，标志着4G时代已经到来。高速铁路无线通信系统相比低速状态下的无线通信面临着诸多的问题，。