基于LEACH的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由算法的研究與改進(jìn).pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門綜合了計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、分布式信息處理等理論的新興科學(xué)。它是由大量具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些節(jié)點(diǎn)自組織成網(wǎng)，協(xié)同地完成監(jiān)測任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在沒有任何基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，將現(xiàn)實(shí)世界中的各種物理信息接入互聯(lián)網(wǎng)，這種技術(shù)已在很多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、智能家居等。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的巨大潛力和廣泛的應(yīng)用前景使其必將成為21世紀(jì)

2、最具有影響力的技術(shù)之一。
　　與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種資源受限的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)的計算能力、存儲能力和能量都十分有限，如果節(jié)點(diǎn)在能量耗盡之前不能獲得及時的補(bǔ)充，將會對所在網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行造成巨大的影響。研究表明，節(jié)點(diǎn)的能量主要消耗在通信模塊，那么選擇合適的路徑傳輸數(shù)據(jù)就變得尤為重要，因此設(shè)計高效節(jié)能的路由算法具有十分重要的實(shí)際應(yīng)用價值。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)以其獨(dú)特的優(yōu)勢和巨大的商業(yè)價值，受到越來越多的關(guān)注，如今，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個

3、方面已成為學(xué)術(shù)界研究的重點(diǎn)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的理論研究與實(shí)際應(yīng)用更是其中的熱點(diǎn)。
　　本文首先對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其體系結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的介紹，概述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特優(yōu)勢及分類方法，接著介紹了一些經(jīng)典的路由算法，并對LEACH算法做了深入的研究。針對LEACH算法的不足，本文做了相應(yīng)的改進(jìn)。首先是簇頭個數(shù)方面，引入了最優(yōu)簇頭數(shù)的概念，并證明了在一個無線傳感區(qū)域里簇頭數(shù)目并不是隨機(jī)的，避免了監(jiān)測區(qū)域里簇頭個數(shù)過多或過少的問題。

4、其次，劃分簇時，采用經(jīng)典的K-means聚類劃分算法，避免簇頭節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域過大或者覆蓋區(qū)域重疊的現(xiàn)象。再次，在選擇簇頭時候充分考慮了節(jié)點(diǎn)的能量狀況和整個網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的分布情況，解決了簇頭分布不均帶來的簇頭之間距離過近和大片區(qū)域內(nèi)沒有簇頭的問題。最后，本文改進(jìn)了LEACH算法的通信方式，在簇頭與Sink結(jié)點(diǎn)的通信中采取單跳、多跳相結(jié)合的路由方式，避免了單跳方式下的遠(yuǎn)距離通信。
　　本文采用MATLAB進(jìn)行仿真，對比LEACH算法及其改