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《江西理工大学》 2018年
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基于LEACH的无线传感器网络能量均衡研究

郑安达  
【摘要】:无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是通过在一定时间和空间范围内节点之间进行互相通信协同,实现信息采集和发送的自组织网络。由于无线传感器网络的硬件资源和能量有限,并且通常用于环境比较恶劣不方便人为干预的地点,在实际应用中不容易补充能量,因此在无线传感器网络中如何降低网络能量消耗和解决网络能量的限制问题成为广大学者研究的热点问题。路由算法是实现WSN能量均衡的基础,对路由算法进行设计和改进是延长网络寿命、节省网络能量的关键。本文针对LEACH算法在簇首选举、簇首均衡、数据传输等方面存在的问题进行了深入的研究,对其不足进行了改进。本文的主要创新点和工作内容如下:(1)系统论述了WSN的研究背景、研究现状及应用等,阐述了WSN的体系结构、技术性能、应用领域等,介绍和分析了WSN的路由算法,论述路由算法的分类,重点研究分析LEACH算法,对其网络结构、技术性能、工作过程和优缺点进行分析,为本文算法的实现做了理论铺垫。。(2)为了均衡簇首密度和节省网络在数据传输过程中的能量,本文提出一种基于概率转发的改进的LEACH算法。该算法充分考虑到节点的剩余能量和当选的簇首次数因素,通过改进阈值的计算方法以确定该节点是否要当选为簇首;在数据传输阶段,簇首通过概率转发的方式选择数据转发方向,以减少在数据传输阶段的能量消耗。最后通过MATLAB平台对改进的算法进行实验仿真和分析,分析结果表明,改进的算法可以有延长网络寿命,降低网络的能量消耗。(3)对于减轻簇首的工作负荷问题,本文提出一种改进的基于鸡群算法(Chicken Swarm Optimization,CSO)优化簇首的算法。该算法采用两级簇首的工作模式以分担簇首的工作负荷,结合节点的剩余能量以及节点之间的距离通过CSO算法来优化簇首的选举,以减小簇首的工作负担,从而均衡网络的能量消耗,最后对改进的算法在收敛速度和均衡网络能量效果方面进行实验和分析。实验结果表明,该算法不仅有很好的收敛性,而且在平衡网络能量方面有较大提升。
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TN929.5;TP212.9

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