无线传感器网络LEACH协议的研究

微电子技术、计算技术和无线通信等技术的进步,推动了低功耗多功能传感器的快速发展,使其在微小体积内能够集成信息采集、数据处理和无线通信等功能。无线传感器网络(wireless sensor network,简称WSN)就是由大量部署在监测区域内的这类传感器节点组成,通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,从而协作的感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息,并发送给观察者。 无线传感器网络(WSN)作为未来新兴技术之一,它的发展和广泛应用,将对人们的社会生活和产业变革带来极大的影响并产生巨大的推动。它相对于移动通信网、无线局域网、蓝牙网络、Ad-hoc网络等常见的无线网络而言具有很多新的特点和研究热点。 无线传感器网络应用无线通信从特定区域采集、处理有用的数据,因此以能量有效的方式来采集、处理数据能保证网络的最大化,生存时间是WSN的一个研究重点。本文将能量问题与无线传感器网络的另一研究热点通信协议结合,研究能量有效的通信协议。主要探讨了低能量自适应聚类协议(LEACH)及可行的改进。 近年来,提出了很多针对无线传感器网络的无线通信协议,其中之一就是LEACH协议。LEACH协议是一种自组织的、自适应的、能量有效的聚类网络协议。考虑无线传感器网络的网络特性,能有效地延长网络的生命周期。但是LEACH协议的随机簇头选择机制并不能使网络的生命周期达到最优,无法保证簇头处于恰当的位置,并且没有考虑簇头的剩余能量水平,可能导致簇头耗尽能量,减少网络整体生存时间。 在本文中,对LEACH协议提出了两方面的改进: 1.在每轮LEACH协议运行完毕后,对每个节点的数据进行统计,这些数据包括节点所运行的轮数、节点运行的期望轮数、节点剩余的能量、每轮传输所消耗的平均能量等。 2.为了加强无线传感器网络的扩展性,需要使传感器节点在网络中分布均匀,以使簇首与Sink间距离不要太远,避免簇首快速死亡。为此,本文将网络区域化,避免节点相聚在一个固定的区域。 最后,通过仿真实验表明,改进后的LEACH协议,有效地延长了网络的生命周期,增加了节点的存活率。