无线传感器网络LEACH协议的研究与改进
随着微型机电子系统、单片机电子系统、低功耗嵌入式系统、传感器以及无线通信技术的迅速发展，无线传感器网络技术在近几年也得到了飞跃式的发展。作为物联网技术的核心，无线传感器网络(WirelessSensorNetwork，WSN)是由大量具有数据采集、数据处理以及通信能力的微型智能传感器节点以自组织方式形成的一种拓扑动态变化的网络。其具有抗毁性强、自适应性强以及能够快速展开等优点，因此被广泛应用于智能家居、工业控制、环境监测、交通控制、医疗护理、军事等重要领域。目前无线传感器网络中普遍存在着能耗问题，也是限制该网络技术发展的关键原因之一，其中路由技术是该网络中非常关键的点之一，通过改善该网络中的路由算法可以改善整个网络的能耗问题，从而延长整个网络的寿命。近年来越来越多的专家与学者进行着相关技术的研究与探讨工作，越来越多的相关路由协议以及算法相继被提出，并获得了一定的成果。 本文选择被广泛应用的分簇路由协议LEACH(lowenergyadaptiveclusteringhierarchy)协议作为研究的基础，针对LEACH协议中簇头选取不合理、分布不均以及簇头节点能耗过高等问题，提出了一种基于K-means++聚类的路由算法LEACH-KPPE。首先根据LEACH协议能量消耗模型推导出能耗最小的最优簇头结点数，接下来结合最优簇头节点数再利用K-means++聚类算法对LEACH中分簇进行优化，与此同时充分考虑能量和距离的因素，对簇头节点的选取进行控制，再针对不同的节点分布环境对数据传输路径进行优化处理，使其数据传输路径达到最优。最后通过仿真软件对基础LEACH路由算法以及新提出的LEACH-KPPE路由算法进行仿真对比分析，经实验表明LEACH-KPPE算法有效地改善了原先LEACH算法中簇头节点分布不均、能耗不均以及网络的稳定性等问题，在一定程度上改善了网络能耗，提高能量利用率，增加了网络的生命周期。
无线传感器网络;LEACH协议;K-means++聚类算法
上海应用技术大学
硕士
机械电子工程
刘云翔
2017
中文
TN915.04;TP212.9
2021-11-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）