無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH路由算法優(yōu)化研究.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種信息獲取和處理的綜合學(xué)科,它由大規(guī)模能量、通信處理能力、計(jì)算能力等有限的無線傳感器節(jié)點(diǎn)自組織而成,被廣泛用于環(huán)境探測、災(zāi)難救助、軍事、醫(yī)療以及工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域。受節(jié)點(diǎn)自身的硬件限制,節(jié)點(diǎn)經(jīng)常因?yàn)槟芰亢谋M而失效,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。能量成為網(wǎng)絡(luò)最重要的資源,直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的存活時間,而傳感器節(jié)點(diǎn)的能量主要消耗在無線通信上。因此,路由協(xié)議已成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究熱點(diǎn)。研究關(guān)鍵問題在于如何提高網(wǎng)絡(luò)能量利用率,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期。<

2、br>　　本文在對分簇路由協(xié)議LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)協(xié)議進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,針對LEACH在選取簇頭過程中,簇頭數(shù)目、分布不合理以及未考慮節(jié)點(diǎn)剩余能量以及節(jié)點(diǎn)密度等缺陷,提出了一種基于節(jié)點(diǎn)密度的分時分簇算法PCND(Points at the Cluster algorithm based on Node Density)。首先,引入時延Twait,將節(jié)點(diǎn)剩余能量

3、、連續(xù)未當(dāng)選簇頭輪數(shù)及鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)作為考慮因素,提高剩余節(jié)點(diǎn)高且節(jié)點(diǎn)密度大區(qū)域節(jié)點(diǎn)當(dāng)選簇頭的概率,通過網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)簇頭率,選取合理數(shù)量的簇頭。其次,引入了競爭半徑的概念,取消競爭半徑內(nèi)剩余能量較少節(jié)點(diǎn)的候選資格,避免相鄰節(jié)點(diǎn)都成為簇頭,使得簇頭節(jié)點(diǎn)合理分布在監(jiān)測區(qū)域。
　　針對LEACH協(xié)議中,簇頭直接單跳與Sink節(jié)點(diǎn)通信,造成簇頭節(jié)點(diǎn)能量消耗速率過快的缺陷,提出了基于蟻群算法的簇間多跳路由算法。在數(shù)據(jù)傳輸階段,引入蟻群算法與LEA

4、CH結(jié)合,綜合考慮節(jié)點(diǎn)剩余能量、距離、數(shù)據(jù)傳輸時延等因素,來合理選取下一跳簇頭,通過信息激素的不斷更新,最終找出一條由源簇頭到Sink節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)多跳簇間路由。
　　本文通過MATLAB對改進(jìn)算法進(jìn)行仿真,并與LEACH算法進(jìn)行對比,主要對網(wǎng)絡(luò)簇頭分布、50％死亡節(jié)點(diǎn)分布、能量消耗、網(wǎng)絡(luò)生命周期以及Sink節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)量等性能指標(biāo)對比,仿真實(shí)驗(yàn)表明,改進(jìn)算法簇頭數(shù)目、分布較LEACH更均勻,能量消耗更加均衡,接收數(shù)據(jù)量提高近7倍,第