基于非均匀分簇与簇间多跳的LEACH协议改进研究.pdf

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1、学校代号10530学号201230111717分类号TP391密级公开硕士学位论文基于非均匀分簇与簇间多跳的LEACH协议改进研究学位申请人许多指导教师刘国繁教授学院名称信息工程学院学科专业信息与通信工程研究方向无线和移动通信与技术理论二〇一五年五月二十日湘潭大学学位论文原创牲声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成累。除了文中特别加ｙｘ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。一．＾苗／＾

2、）作者签名：３曰期；＞＾月曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查闽和借阅。本人授权湘潭大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分，可内容编入有关数据库进行检索［＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名；式女曰期：如／年＾月ｒ曰［＜导师签名：＾曰其＾５军＾月日‘TheImprovementofLEACHProtocolBasedonUnevenClusterandInter-cluste

3、rMulti-hopCandidateDuoXuSupervisorProf.GuofanLiuCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramInformation&CommunicationEngineeringSpecializationWirelessandMobileCommunicationsTechnology&TheoryDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDate2015-5-20摘要无线传感器网络是由大量微型智能传感器节点组成的网络，它能够感知温度、湿度等信息，也

4、能够将监测区域采集的信息传输给使用者。除一些极端环境外，无线传感器网络几乎可以部署在任何环境中。因此，无线传感器网络在现代军事领域、智能家居领域、安全领域等应用前景会越来越广。特别是工业技术的日益更新，传感器节点成本下降，传感器网络在生活中将随处可见。无线传感器网络的信息采集、无线通信需要消耗能量，而传感器节点自身的能量有限，当节点的能量消耗完毕，传感器网络也将失效。为了提高网络的生存时间，研究专门的无线传感器网络路由协议至关重要。本文对无线传感器网络LEACH协议进行深入研究，针对LEACH协议存在的问题，在以下几个方面进行了改进，提出了一个基于非均匀分簇与簇间多跳的分簇路由协议▬▬UC

5、ICMH(UnevenClusterandInter-clusterMulti-hop)。第一，LEACH协议簇头的选择是通过节点产生随机数来决定的，这种方式生成的簇头数目波动性较大，簇头分布也极其不均匀，可能会集中出现在网络的一个区域内，也可能分布在网络四周的边缘区域，以上情况都不利于网络成簇和节约能量。本文将网络预先划分成多个虚拟子区域，每个虚拟子区域选择一个节点担任簇头，这样就能够将簇头节点限制在网络的各个不同区域内，解决了簇头波动性和不均匀性的问题。第二，簇头节点的随机性选择，可能选择剩余能量较少的节点担任簇头，而担当簇头需要消耗大量的能量，所以这种方式会加快某些节点的死亡，这对能

6、量有限的传感器节点十分不利。再者，网络内的每个簇规模会因簇头随机性选择很难保证其合理性。针对这一问题，本文提出了一种非均匀分簇方法，距离基站较近的簇规模适当缩小，距离基站较远的簇规模适当扩大，上述改进方式可以平衡网络内各个节点数据负载，均衡各个节点间的能耗。第三，在LEACH协议中，簇头与基站直接进行远距离通信。由于节点所消耗的能量与通信的距离成指数倍关系，因此，这种远距离无线通信方式会极大消耗簇头的能量，特别是距离基站较远的簇头节点消耗的能量更多，最终导致该区域节点的生存周期大大缩短。针对这一问题，提出了一种簇间多跳传输数据方案，将较远的簇头数据通过中继簇头转发给基站。仿真结果表明，本文

7、的改进方案能够有效延长网络的生存时间。关键词：无线传感器网络；LEACH协议；最佳簇头数；路由协议；多跳通信IAbstractWirelesssensornetwork,whichismadeupoflargenumbersofminiatureintelligentsensornode,isabletosensesomeinformationliketemperatureandhumidity.Anditcanalso