【摘 要】
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融合了传感器、微机电系统和网络通信等技术而形成的无线传感器网络(WSN)是一种全新的信息获取和处理技术。无线传感器网络由许多具有低功率无线收发装置的传感器节点组成,能够有效地从不同环境监测收集周边环境信息并传送到远处的基站进行处理。无线传感器网络可以被广泛的应用于军事、商业、医疗救护和环境监测等多方面。由于传感器节点的电池能量有限,因此节点的通信应有效的利用能量,以延长网络的生命周期。LEACH协
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融合了传感器、微机电系统和网络通信等技术而形成的无线传感器网络(WSN)是一种全新的信息获取和处理技术。无线传感器网络由许多具有低功率无线收发装置的传感器节点组成,能够有效地从不同环境监测收集周边环境信息并传送到远处的基站进行处理。无线传感器网络可以被广泛的应用于军事、商业、医疗救护和环境监测等多方面。由于传感器节点的电池能量有限,因此节点的通信应有效的利用能量,以延长网络的生命周期。LEACH协议是一种典型的能有效延长网络生命周期的节能路由协议。
本文简要介绍了无线传感器网络的基本概念、体系结构和重要用途,重点对LEACH协议作了深入的探讨,并比较完整地总结了LEACH协议的各种改进方法。针对LEACH的存在的不足,提出了优化协议LEACH-Ⅱ。通过在NS2仿真平台下仿真比较表明,改进的LEACH-Ⅱ协议有效的延长了网络的生存时间,提高的网络的效率。论文主要包括以下几个方面：
(1)总结了LEACH协议的改进方法。本文在对LEACH协议作了详细的描述之后,根据LEACH协议的各种改进方法特点,将改进方法归纳为簇头选择算法的改进、簇形成阶段算法的改进、多跳路由方法的实现、数据融合算法等方法,并指出了各改进方法的优缺点。
(2)簇头选举算法的改进。这是LEACH-Ⅱ协议对LEACH协议改进的重点之一。能否成为簇头,LEACH-Ⅱ不仅考虑了随机概率因素,还考虑了节点的剩余能量、节点平均能量和最大能量。通过对LEACH中的阈值T(n)的修改,保证了簇头在能量大的节点中产生。
(3)簇形成阶段的改进。这是LEACH-Ⅱ协议对LEACH协议改进的重点之二。LEACH-Ⅱ改变了LEACH中每簇成员数量不均等的问题。在同一轮中,各普通节点根据簇头通告消息强度的大小,加入各簇,各簇内成员数量大体保持相等,但又允许个别特殊的非节点就近加入簇。这个机制使簇头在耗能量方面保持相对均等。
(4)多跳路由的实现。这是LEACH-Ⅱ协议对LEACH协议改进的重点之三。簇头选出来后,LEACH-Ⅱ又按照各簇头距离汇聚节点的远近,选择最近的簇头为第一簇头。簇头获得的数据不直接传送给汇聚节点,而是传递给第一簇头节点,实现多跳目的。
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