论文一种无线传感器网络路由协议LEACH改进算法是关于对写作路由协议论文范文与课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文路由协议frp什么意思论文开题报告范文和相关文献综述及职称论文参考文献资料下载有帮助。
摘 要：针对低功耗自适应集簇分层型协议LEACH（low energy adaptive clustering hierarchy）的节点生命周期短和能量消耗不平衡的问题,提出了一种LFACH协议的改进算法.算法的主要思想是考虑了节点的当前位置以及当前能量,从而可以使簇头的分布更加均匀,延长节点的生命周期,对改进后的LEACH协议和原LEACH协议进行仿真,结果表明改进后的协议在生存时间上提高了40.7%,并增加了数据的发送量,减少了节点的能量消耗.
关键词：无线传感器网络；LEACH协议；网络生存时间：NS-2仿真；能量均衡
DOI： 10.15938/j.jhust.2015.02.014
中图分类号：TP391.1
文献标志码：A
文章编号：1007-2683（2015）02-0075-05
0 引 言
无线传感器网络WSN（ wireless serisor net-works）被认为是21世纪最重要的技术之一,是一种南大量无线传感器节点组成的白组织多跳网络,其日的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域感知对象的信息,并发送给观察者,传感嚣、感知对象和观察者构成了传感器网络的3个要素.传感器节点由汇聚节点SN（sink node）和普通传感器节点组成.无线传感器网络节点一般以电池供电,但针对应用业务的不同需求,有时需要太阳能、震动能、风能、热能等额外能量提取技术.WSN的能耗主要分为通信能耗、感知能耗和计算能耗,其中通信能耗所占比重最大,所以均衡通信能耗能有效的延长整个网络的生存时间,在无线传感器网络中,网络的拓扑控制和优化重要性表现在：影响整个网络的生存时问；减小节点间通信干扰,提高网络通信效率和为路由协议提供基础,
在无线传感器网络体系结构中,网络层的路由技术对无线传感器网络的性能好坏有着重要影响.随着国内外无线传感器网络的研究发展,许多路由协议被提了出来,从网络拓扑结构的角度可以大体把它们分为两类：平面路由结构和层次路由结构,层次路由算法是现有无线传感器网络路由算法的研究重点,下面将概述一下LEACH路由协议研究：LEACH是无线传感器网络中提出的第一个层次型路由协议,运用了数据压缩技术和分层动态技术,通过随机选取某些节点为簇头来均衡网络内部负载；文描述了一种基于LFACH的改进型非均匀分簇协议UCS（unequal clustering size）,协议的中心思想是：考虑候选簇头节点到基站的远近,构造出大小非均匀的簇,从而实现了网络中节点能耗的均衡；文中的LEACH-C是LEACH协议自身的提出者后来在LFACH协议上所做的改进算法；文提出的TEEN（threshold sensitive energy efficient sen-sor network protocol）是阈值敏感能量高效传感器网络协议,它采用和LEACH类似的簇结构和运行方式,定义了软、硬两个阈值来确实是否发送数据；文提出的混合有效能量分布式分簇HEED（hybirdenergy-efficient distributed clustering）算法是在LEACH算法簇头分布不均匀这一问题基础之上做出的对LEACH协议的改进；在文中,高能效传感器采集信息协议PFGASIS（power-efficientgathering in sensor information system）是使用贪婪算法GA（greeciy algorithm）形成链式的簇结构；文中,LEACH-M协议中引入了遗传模拟退火算法.
LEACH算法和一般平面多跳路南算法相比,可以将网络生命周期延长15%,但却存在簇受开销大、重复形成簇和簇规模分布不合理等不足,为此本文提出一种改进算法.
1 LEACH协议简介
L l 算法概述
LEACH协议是由MIT的Hei nzelman等提出的,该算法是为无线传感器网络设计的一种低功耗自适应的分层路由协议,假定了一个均匀的、节点能量有限的密集传感器网络,各节点向接收点报告其数据.LEACH协议将基于TDMA的MAC协议和聚类协}义和一个简单的“路由”协议集成在一起,其基本思想是：通过循环的方式随机选择簇头节点,对簇头节点进行轮换,把整个网络的能量负载平均分配到各个节点上,从而平衡和降低能耗、延长网络的生存周期.
LEACH协议提出“轮”的概念,算法的执行过程是周期性的,每轮循环分为簇的建立阶段和稳定的数据通信阶段,在簇的建立阶段,随机选择节点作为簇头节点,簇头节点确定后即向周围广播信息,其他节点根据接收到的广播信息信号的强弱来选择要加入的簇,并告知相应的簇头节点,从而网络被划分为若干个簇.在数据通信阶段,网络完成簇结构构建,普通节点将采集数据发送给簇头节点,由簇头节点对数据进行处理（如数据融合）操作,再转发给汇聚节点,为了避免额外的处理开销,数据通信阶段一般持续较长的时间.每一轮结束后,网络将重新进入下一轮,继续执行这两个阶段的过程.
LEACH算法选举簇头的过程如下：节点产生一个0-1之间的随机数,如果这个数小于阈值T（n）,则发布自己是簇头的公告消息.在每轮循环中,如果节点已经当选过簇头,则把T（n）设置为0,这样该节点就不再会再次当选为簇头,对于未当选过簇头的节点,则将以T（n）的概率当选；随着当选过簇头的节点数目增加,剩余节点当选簇头的阈值T（n）随之增大,节点产生小于T（n）的随机数的概率随之增大,所以节点当选簇头的概率增大,当只剩一个节点未当选时,T（n）等于1,表示这个节点一定当选.T（n）如式（1）所示：其中：P簇头在所有节点中所占的百分比；r是选举轮数；rmod（l/P）代表这一轮循环中当选簇头的节点个数；G这一轮循环中未当选过簇头的节点集合.
采用这种随机选举簇头的方法,需要得到节点总数和簇头数的最优比；因为基站是在远离仿真区域的位置,和距离较远的节点通信时,需要设置一些簇头节点提升通信的效率,但是也不能过多（在极端情况下,每一个节点都是簇头,和没有分簇是一样的,没有多跳和数据融合优势）,在相对低的比值处有一个最优的数值；在一种典型的情况下,Heinzelman等认为最优值是5%,但是这要依赖于特定的设置并且要求预先确定.
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参考文献：
1、 无线传感器网络安全组网技术的运用分析与 【 摘 要 】 论文首先针对无线传感器网络的特点进行分析，解析无线传感器网络存在的安全问题，其次对无线传感器网络存在的安全问题进行总结，进而提出。
2、 基于蚁群算法的无线传感器网络路由优化 摘要：在无线传感网络不断应用到人们各个领域中，人们对于网络的服务质量要求也越来越高，所以就要保证服务质量实现网络负载均衡，提高网络的寿命。在此背。
3、 基于安全性的无线传感器网络时钟同步算法 摘 要： 无线传感器网络存储能力不高，导致以往提出的无线传感器网络时钟同步算法的安全性能不高、同步误差较大，现提出基于安全性的无线传感器网络时钟。
4、 基于无线传感器网络的数据采集系统 摘 要： 设计一种新的基于无线传感网络的数据采集系统，其由电源模块、无线模块和控制模块组成。电源模块为无线模块和控制模块提供电能，无线模块使用智。
5、 无线传感器网络多汇聚节点分簇算法 摘 要： 为解决大规模无线传感器网络的节点通信效率问题，提出无线传感器网络的一种多汇聚节点分簇算法，针对拥有多个汇聚节点的监控区域，对网络进行层。