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LEACH-R算法的研究及其在“物联网”中的应用

张峰

  无线传感器网络伴随微机电系统、片上系统、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展应运而生。出于它在军事、环境、城市交通、空间科学等领域的广泛应用前景,无线传感器网络成为了本世纪极具发展前景的科技产业。 无线传感器网络的应用中,面临的最大问题是能量问题。如何节省能量或使能量保持最大的利用率是无线传感器网络研究必须要考虑的前提之一。链路层信道分配、数据融合、休眠模式的使用等方式均可节约能量使用,同时,设计一款高效的路由协议,更是无线传感器网络节约能量的重要方式之一 本文仔细研究了无线传感器网络里平面路由协议和层次式路由协议的区别及各自的优缺点,尤其把层次式路由协议作为研究重点,分析了诸如LEACH、DCHS、TEEN、ACE等协议的各自特点,联系它们各自在簇头选择、簇的形成、数据通讯、簇头轮换及簇的重构等所采用的不同算法。同时还重点参考了基于最大连通度的分簇算法。 基于以上研究,本文提出了一种“簇头轮换式分簇算法LEACH-R”。算法通过考虑结点当前的剩余能量和连通度,通过加权计算得出自己的T值,通过网络通讯比较自己的广播域里所有结点的T值,找出一个在自己广播域里T值最大的结点成为簇头,使该点广播域里所有邻结点成为它的成员结点,之后进行数据通讯。在通讯过程中簇头的能量消耗一般是最大的,所以我们在进行簇头轮换时考虑的因素就是簇头的剩余能量:当簇头剩余能量为分簇前的三分之二时则放弃簇头身份,所在簇也进行簇头的重新选举。若有超过一半的簇在某一时间段内需要重新分簇,则全网络进行一次重新分簇。 算法的数学模型构建之后,我们在OMNeT++3.3这种仿真工具上进行实验仿真。仿真结果表明,文章提出的新算法较LEACH和“最大连通度分簇算法”在能量消耗上具有优势:提高了结点能量的利用率,节省了网络的能量消耗,延长了整个网络的工作时间。 文章分析了WSN与物联网的区别与联系后,结合当前物联网的应用案例,验证了新算法在物联网中应用的可行性。……   
[关键词]:无线传感器网络;层次式路由算法;LEACH-R分簇算法;物联网
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东建筑大学2011年