无线传感器网络LEACH路由算法研究与改进

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无线传感器网络是一种由传感器节点构成的网络,可以使普通物体具有感知和通信的能力,在国防军事、环境监测、民用及工业等领域有着广阔的应用前景。但无线传感器电池目前存在不易替换且能量有限的问题,因此设计高效、均衡地利用能量,延长网络生存时间的路由算法是无线传感器网络的一个研究重点。首先本文论述了无线传感器网络当前的研究状况,并介绍了无线传感器网络中现有的一些典型的平面路由算法和分层路由算法。对LEACH算法的几个改进算法进行了仿真。其次针对在LEACH算法中存在簇头直接与基站通信不利于网络的扩展,簇头负载过重等一些问题,对LEACH算法进行改进,提出了一种基于最短有效转发距离的多跳路由算法RDMC(Restriction distance based multi-hop clustering routing algorithm for wireless sensor networks)。在RDMC算法中,设置一个最短有效转发距离do,如果簇头距基站的距离小于do,采用直接通信,如果大于do,采用多跳通信。将RDMC算法在MATLAB仿真平台上进行仿真。仿真表明该算法能有效克服由于采用单跳通信不利于网络的扩展,簇头负载过重等一些问题,且该算法适用于较大规模的网络。接着讨论了LEACH算法的优缺点,针对其在簇头选择和能耗过重等方面的不足进行了改进。对簇头选择的阈值公式进行了改进,在该公式中考虑了能量因素和邻居节点数目对簇头选取的影响;将簇头根据PEGASIS思想连接成链,之后综合考虑簇头的能量和簇头与基站的距离因素,选取一个链首节点与基站通信。将改进后的算法在MATLAB仿真平台上进行了仿真实验,结果表明:改进后的协议可以节省网络的整体能耗,延长网络寿命。
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