基于leach协议改进的物联网能耗均衡路由算法

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1、分类号：TN92单位代码：10183研究生学号：2013524034密级：公开吉林大学硕士学位论文（专业学位）基于LEACH协议改进的物联网能耗均衡路由算法AnImprovedBalancedEnergyConsumptionRoutingAlgorithmforInternetofThingsBasedonLEACHProtocol作者姓名：张现利类别：工程硕士领域(方向)：电子与通信工程指导教师：钱志鸿教授培养单位：通信工程学院2016年6月未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容

2、进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否贝１Ｊ，应承担侵权的法律责任。吉林大学硕±学位论文原创性声明本人郑重芦明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进巧研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的硏究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中（明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：來帮＾禾Ｉ日期：＞化年ｔ月７口基于LEACH协议改进的物联网能耗均

3、衡路由算法AnImprovedBalancedEnergyConsumptionRoutingAlgorithmforInternetofThingsBasedonLEACHProtocol作者姓名：张现利领域(方向)：电子与通信工程指导教师：钱志鸿教授类别：工程硕士答辩日期：2016年6月5日摘要基于LEACH协议改进的物联网能耗均衡路由算法随着物联网战略发展的提出，物联网所涉及的多种关键技术均在不同程度上引起了研究者的注意，如作为物联网重要的感知层技术——无线传感器网络在经历了多年的独立发展后又重新得到了研究者的青睐。物联网向来都是依靠感知层网络来完成信息获取

4、和数据传输的，而数据传输大都依赖于路由协议，因而针对物联网感知层的路由协议来开展研究无疑可以推动物联网的发展和进步。经过研究者们的不懈努力，多种面向物联网的路由协议被提出，然而这些协议大多都是针对特定的应用环境所提出的，且只能改善网络中的某些特定性能，并不能照顾到网络中的方方面面。故本文经过对物联网和无线传感器网络的路由协议研究现状进行详尽的分析和总结后，并重点考虑到物联网的能耗、负载均衡及大规模问题，决定从无线传感器网络中的LEACH路由协议入手来进行研究。本文全面地介绍了LEACH协议的工作过程并总结了该协议的优缺点，且针对其面向物联网所存在的缺点，作出了相应

5、的改进。LEACH协议公平竞选簇首并经簇首转发数据至基站的方式有效地节省了能耗，且采用分布式计算的机制加快了网络的应急反应，实现简单，鲁棒性好。但是，其随机选取簇首的方式易出现分簇不均匀、簇的大小不协调等问题，且网络规模不同其所需的分簇个数也应有所区别，这些问题均会不同程度地影响网络的能耗问题，故本文基于LEACH协议进行研究和改进，为更大程度地节省网络能耗，提出了三个改进点：1．针对簇首数目难确定的问题，提出了一种新的计算最优簇首数目的方法。通过最小化簇的形成阶段和稳定传输阶段的总能耗的方法得到最优簇首数目，可使网络更加合理地进行数据融合和传输，进而充分发挥LE

6、ACH分簇算法的节能优势。2．针对分簇不均匀及能耗不合理的问题，提出了一种新的基于K-Means聚类算法的LEACH分簇算法。在聚类中心更新处，采用截尾平均数的计算方法，以弥补原K-Means聚类算法对离群数据敏感的不足，使分簇更加均匀；为使每次得到的分簇结果能耗最小，引入新的标准测度函数，从而使该分簇方法更节能。3．针对随机选取簇首容易导致节点过早死亡的问题，提出了一种新的簇首选取算法。在稳定的聚类中心处，根据簇首节点的剩余能量以及簇首节点与聚类中心及基站的距离来选取合适的簇首，以达到物联网的负载均衡的目的。最后，本文对新提出的最优簇首数目进行了仿真验证，并证实

7、了算法的有效性。对原LEACH算法、原LEACH-K算法及改进后的LEACH-KDE算法进行了仿真分析和对比。经验证得知，选取合适的簇首数目在一定程度上节省了网络能耗、延长I了节点存活时间；且LEACH-KDE算法不但使分簇更加均匀化，而且其在节点存活时间和网络生命周期等方面都要优于原算法。关键词：物联网，路由协议，无线传感器网络，LEACH，K-MeansIIABSTRACTAnImprovedBalancedEnergyConsumptionRoutingAlgorithmforInternetofThingsBasedonLEACHProtocolWitht

8、hedev