基于LEACH的聚類分層樹路由算法研究.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wireless sensor network，WSN）[1]是大量的傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信的方式構(gòu)成的自組織的多跳網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的各種目標(biāo)對(duì)象的信息，有著廣泛的應(yīng)用前景，被稱為21世紀(jì)最有發(fā)展前景的技術(shù)之一。路由協(xié)議作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層核心技術(shù)，是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。 針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同于傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的特征，人們對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議做了大量研究。本文對(duì)現(xiàn)有的無(wú)

2、線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類分析，探討了各路由協(xié)議的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)和性能，根據(jù)無(wú)線傳感器路由協(xié)議設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素，提出了基于LEACH的聚類分層樹路由算法CHT_LEACH（Clustering Hierarchy Tree routing algorithm based on LEACH），該路由算法在簇形成階段和簇間通信階段對(duì)LEACH協(xié)議做了改進(jìn)。 在簇形成階段，針對(duì)LEACH協(xié)議簇首分布不均勻、未考慮簇首剩余能量的問題，本文提

3、出了候選簇首、最終簇首的概念。由LEACH協(xié)議簇首形成機(jī)制產(chǎn)生的簇首是候選簇首，在一個(gè)簇半徑R范圍內(nèi)剩余能量最大的候選簇首成為最終簇首，由最終簇首負(fù)責(zé)簇內(nèi)數(shù)據(jù)的融合和轉(zhuǎn)發(fā)，該算法通過(guò)候選簇首到最終簇首的選擇，不僅避免了LEACH協(xié)議中兩個(gè)或多個(gè)簇首聚在一起的問題，而且考慮了簇首節(jié)點(diǎn)的剩余能量，使剩余能量較大的簇首均勻地分布到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中，從而避免了傳輸冗余數(shù)據(jù)和簇首節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡。 在簇間通信階段，針對(duì)LEACH協(xié)議中簇首以單跳

4、形式發(fā)送數(shù)據(jù)到基站的問題，本文提出各簇首形成以BS為根的分層樹，各簇首節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)點(diǎn)與BS的距離和剩余能量擇優(yōu)選擇父節(jié)點(diǎn)，將簇內(nèi)成員及孩子節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)融合后發(fā)給自己的父節(jié)點(diǎn)，依次類推，直到數(shù)據(jù)到達(dá)BS。數(shù)據(jù)以分層樹式的路由到達(dá)節(jié)點(diǎn)BS，縮短了簇首傳輸數(shù)據(jù)的距離，極大地節(jié)省了簇首節(jié)點(diǎn)的能量，從而延長(zhǎng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周期。 本文通過(guò)理論分析和OMNET++仿真實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了CHT_LEACH算法在節(jié)點(diǎn)能耗，節(jié)點(diǎn)剩余能量和能耗均衡性方面比L