基于LEACH协议的簇头及簇间数据传输优化研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ecnuzk2010
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无线传感器网络(WSN)是由大量低功耗传感器节点通过自组织方式形成的网络,它能够对监测区域的信息进行实时监测,因此也被应用于各个领域。由于传感器节点能量有限,且部署环境恶劣,不能人为维护和更换电池,研究如何能在减少节点能耗的同时均衡网络整体能耗,延长网络生命周期是LEACH协议改进的一个重要的考虑因素。因此,本文提出了一种基于LEACH协议的WSN优化算法。本文的主要工作有:(1)对簇头选取比较随机的问题做出改进,在簇头选取过程中考虑节点剩余能量和集中度。在簇头选取的阈值公式上加入节点相对剩余能量和节点的相对集中度因子,使得剩余能量更多和节点相对较集中的节点更容易成为簇头,避免个别节点过早死亡,均衡网络能耗,增加传感器网络的生命周期。(2)对LEACH协议的簇间数据传输阶段进行改进。在簇间信息传输过程中,先用改进的粒子群算法在一定的迭代次数内进行粗搜索寻找次优解,再用粒子群算法寻得的次优解来初始化最大最小蚁群算法的信息素分布。克服了最大最小蚁群算法的搜索时间长的问题,也发挥了最大最小蚁群算法搜索最优解的能力。(3)对LEACH协议的簇间数据传输阶段进行改进,对单跳路由导致的节点能耗不均衡的问题进行改进。在粒子群算法的适应度函数中考虑下一跳节点的剩余能量、节点距下一跳节点的距离和下一跳节点距基站的距离因素;在MMAS算法的启发式函数中考虑下一跳节点与基站之间的距离,最优路径评价函数考虑节点的剩余能量和节点的距离因素。该方法能有效均衡无线传感器网络能耗,延长WSN生命周期。最后,使用MATLAB对本文改进后的协议仿真研究,仿真结果表明,和LEACH协议以及蚁群优化的LEACH协议相比,本文改进的协议能有效均衡无线传感器网络的能耗,延长网络的生命周期。
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