一种新的基于LEACH的WSN路由协议研究

• 作 者: 刘昌东
• 出 处: 哈尔滨理工大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: 无线传感器网络 LEACH协议 网络生存时间 能量均衡

无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)的产生和快速发展与微机电系统、现代网络、无线通信、传感器等技术的进步密不可分。因为传感器节点体积微小、电池能源有限、个数众多、分布区域广和部署区域环境复杂等特点，使得如何高效使用有限能量来最大化网络生命周期成为了研究无线传感器网络的首要挑战。因其应用场景广阔，在军事应用、环境监测和预报系统、医疗护理和智能家居等方面都得到了广泛应用，故研究设计出能量高效、快速收敛、可扩展性强、鲁棒性好的无线传感网路由协议就变得尤其重要。本文对低功耗自适应的分层聚合协议LEACH(Low Energy AdaptiveClustering Hierarchy)进行了研究，针对其不足之处，提出了一种新型的路由算法。本文的主要内容如下：首先，在本文的研究背景下，探讨了无线传感器网络的研究意义，并对无线传感器网络的研究现状及其应用场景进行了研究。其次，对无线传感器网络路由协议进行了分析，按照拓扑控制将路由协议分为平面路由和层次路由。讨论了几种典型的路由协议的工作原理和应用的场景，并重点分析了LEACH协议，这是论文的理论基础。再次，分析了LEACH的工作原理，并分析了其不足之处。针对其能量消耗不均和节点过早死亡问题，提出了基于节点位置和剩余能量的簇头选举算法，在通信阶段，找出当前簇内最大剩余能量节点进行数据融合的优化算法。最后，通过NS-2网络模拟器软件进行实验的验证及分析。从网络生存时间、基站接收数据和能量消耗三个方面进行了对比分析，结果表明，改进后的协议能延长网络寿命，减少基站接收数据量，减缓节点的能量消耗。