路由协议的研究

《路由协议的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、无线传感器网络层次型路由协议的研究导师：许凯华学生：王娅2021/8/3010755-83376489目录无线传感器网络概述层次型网络拓扑结构LEACH协议的研究与改进层次型拓扑结构生成算法多路数据融合路由算法的实现层次型WSN节点定位技术研究结论与展望2021/8/3020755-83376489无线传感器网络概述1.发展背景2021/8/303图1无线网络的分类0755-83376489无线传感器网络概述2.体系结构2021/8/304互联网和卫星任务管理节点用户汇聚节点监测区域传感器节点BAC图2无线传感器网络体系结构0755-833764

2、89层次型网络拓扑结构2021/8/305在层次型无线传感器网络中，网络通常被划分为簇(cluster)。簇的组成：簇首(clusterhead)和簇成员(clustermember)。图3单层WSN拓扑结构图簇簇首簇成员0755-83376489LEACH协议的研究与改进1.LEACH协议工作过程簇头选举簇的建立时间表的建立数据传输阶段新一轮通信2021/8/306图4LEACH协议拓扑结构图0755-83376489LEACH协议的研究与改进2.问题的提出LEACH算法研究发现，簇头节点的个数有一个最优值N。LEACH算法中设定N＝5％。但是

3、，这样的一种设定并没有依据。我们将从考虑节省节点能量方面设定簇头节点个数的最优值。2021/8/3070755-83376489LEACH协议的研究与改进3.对LEACH协议的改进2021/8/308在对无线传感器网络研究过程中，本文提出以下假设：无线传感器网络节点以密度为的类似泊松过程分布在边长为正方形二维空间内，且。其中，簇头节点的密度为，其它一般节点的密度为；0755-83376489LEACH协议的研究与改进2021/8/309无线传感器网络节点的总个数用表示，节点分布的正方形二维空间的面积用表示，则，其中；设正方形二维空间的中心为坐标原

4、点，则基站节点的坐标位置可以表示为；运用的无线电通信模型；簇头节点采用TDMA方式接收簇内一般节点传输的数据，然后将融合后的数据传送给基站。0755-83376489LEACH协议的研究与改进根据以上假设，我们可以求出簇头节点和基站间的平均距离为：2021/8/3010根据能量计算公式，单位周期内整个无线传感器网络节点传送数据消耗的总能量为0755-83376489LEACH协议的研究与改进从上式求解出最优簇头节点概率满足如下关系：2021/8/3011簇头节点最优比例和节点个数、节点密度两个参数的对应关系如表1所示。0755-833764892

5、021/8/3012节点个数节点密度簇头节点比例5001.250.090110002.50.063715003.750.0520200050.045025006.250.040330007.50.0368表1簇头节点最优比例0755-833764892021/8/3013图5网络节点传送数据消耗的总能量和簇头节点比例关系图仿真实验仿真结果：由图5可以看出，当簇头节点的比例为求出的最优簇头节点概率时，无线传感器网络传播信号消耗的能量最小。0755-83376489层次型拓扑结构生成算法本文的层次型拓扑结构生成算法是对WCA算法的改进。WCA是为移动

6、adhoc网络设计的层次拓扑生成算法。在对WCA算法的改进过程中，本文主要考虑以下三个方面的参数：(1)节点的剩余能量(2)实际的节点度和理想的节点度的偏差(3)节点和邻居节点间的平均距离2021/8/30140755-83376489考虑以上三个参数，可以计算无线传感器网络节点的权值：其中，为节点的初始能量值，、、分别对应为三个参数的权值，且。当越小时，节点成为簇头节点的概率越大。2021/8/3015层次型拓扑结构生成算法0755-833764892021/8/3016层次型拓扑结构的生成过程：(1)各节点以相同的发射功率向邻居节点发布包含自

7、己状态和所在位置的坐标信息。(2)各节点监听其邻居节点广播的信息，发送反馈信号。(3)各节点统计其邻居节点的个数，同时计算与它们的相对距离。(4)各节点根据权值公式计算权值。0755-83376489(5)各节点根据权值判断成为簇头节点的可能性，并根据最优簇头数目选举簇头。(6)簇头节点确定后，以相同的发射功率向其邻居节点广播信息。(7)各一般节点收到簇头节点的信息后，加入到最近的簇内。(8)一旦所有的节点成为簇成员，就确定了无线传感器网络的层次拓扑结构。2021/8/3017层次型拓扑结构的生成过程：0755-83376489层次型拓扑结构的生

8、成算法流图如下：2021/8/3018Ⅰ.算法初始化step1step2step3step4step5Ⅱ.节点初始化Repeatstep