基于農(nóng)田環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH協(xié)議的改進研究.pdf

1、隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和無線通信等技術(shù)的進步，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Sensor Networks，WSN）得以迅猛發(fā)展，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)集成了傳感器、嵌入式計算、分布式信息處理和無線通信四大技術(shù)，是一種全新的信息獲取、處理和傳輸技術(shù)。WSN可應(yīng)用于軍事、農(nóng)田監(jiān)測、醫(yī)療救護、商業(yè)等領(lǐng)域，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，各國研究者致力于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議、MAC層協(xié)議、QoS、網(wǎng)絡(luò)拓撲控制、網(wǎng)絡(luò)安全等各方

2、面的研究，并取得了一定的研究成果。
　　 路由技術(shù)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)，也是影響網(wǎng)絡(luò)整體性能的重要的因素之一。傳統(tǒng)的固定網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化的拓撲結(jié)構(gòu)不相適應(yīng)，因此近年來提出了不少專門針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議，如LEACH，PEGASIS，TEEN等。其中LEACH協(xié)議是較早提出的針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個協(xié)議。它是一種自組織的、自適應(yīng)的、能量高效的、分簇的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。但是，LEACH協(xié)議隨機選擇簇頭的方案

3、沒有做到最優(yōu)，因為它在選擇過程中既沒有考慮到節(jié)點的地理位置，也沒有考慮到節(jié)點剩余能量水平等因素。
　　 本課題針對農(nóng)田面積廣闊，農(nóng)田環(huán)境信息量豐富等特點，提出了一種基于傳統(tǒng)LEACH協(xié)議的改進型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議LEACH-SMC（Low Energy Adaptive Clustering Hierachy Single-hop and Multi-hop Coexistence）。相對于傳統(tǒng)LEACH協(xié)議新協(xié)議主要在以下二方

4、面進行了改進：
　　 1.LEACH協(xié)議規(guī)定，各簇頭節(jié)點（Cluster Head）只能采用一跳的方式與基站（Basc Station）進行通信，這對于簇頭節(jié)點到基站距離較遠的情況，通信時的能量消耗是十分巨大的。LEACH-SMC協(xié)議針對這一問題，提出簇頭節(jié)點到基站間通信采用臨界距離（引入?yún)?shù)值β）來判斷和選擇多跳方式或單跳方式。多跳方式可以顯著降低各簇頭節(jié)點的能量消耗，單跳方式可以有效降低網(wǎng)絡(luò)的丟包率和提高網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸效率.