无线传感器网络LEACH路由研究与实现毕业论文.doc

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1、无线传感器网络LEACH路由研究与实现BACHELORS DEGREE THESISOF WUHAN UNIVERSITYWireless sensor network LEACH routingresearch and implementationCollege ：Subject ：Name ：Directed by ：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学

2、历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：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究成果。除了文中特别加以标

3、注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已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，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日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门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、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：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日郑 重 声 明本人呈交的

4、学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名：_ 日期：_摘要无线传感器网络（WSN）集成了传感器、嵌入式计算、分布式信息处理和无线通信四大技术，是一种全新的信息获取、处理和传输技术。它可应用于军事、环境监测、医疗救护、商业领域等，因而具有十分广阔的应用前景，引起了学术界的高度重视。本文重点研究WSN的LEACH路由协议，无线传感器网络节点数量庞大

5、，单个节点资源极其有限，其路由协议设计的首要目标就是提高能效性，延长网络寿命。本文总结了WSN的发展历程、概念、结构及应用，分析了WSN的关键技术问题，研究了WSN路由协议的分类，并分析和比较了目前比较有代表性的路由协议及其优缺点，有针对性的选择了LEACH路由作为研究重点，实现了LEACH路由的路由算法，在此基础上分析了其存在的问题，并针对这些问题在原有的算法的基础上提出了改进方案：由于簇首的选择没有考虑到节点能量的问题，于是改进了阈值T(n)的计算问题。对上述改进，本文采用在C+下进行了模拟和分析。模拟结果表明，改进后的路由算法比原LEACH路由算法：系统整体能耗降低，网络生命周期提高10

6、%。关键词：WSN；无线传感器网络；路由协议；LEACH；能量有效性ABSTRACTWireless sensor network, which is made by the convergence of sensor, embedded computing,distributed information processing and wireless communication technologies, is a new information acquisition,processing and transmission technologies. It can be used in m

7、ilitary, environmental monitoring,medical and commercial, etc.it has a wide application future. Both academia and industries are very interested in it.The study of LEACH routing protocol for WSN is the main part of this dissertation.The numbers of sensor node in WSN are numerous and single node is e

8、xtraordinarily limited in resource. The all-important aim of designing routing protocol of WSN is to reduce the overall energy dissipated in the network and to maximize the network lifetime. We summed up the development history, concept, structure of WSN and analyzed the key technical issues and net

9、work protocols of WSN. we studied the network protocols of WSN and routing protocols on the classification system. We analyzed and compared some routing protocols from their advantages and disadvantages that proposed by oversea researcher; we choose LEACH routing protocol as the research target. We

10、analyzed its insufficient. Based on the original algorithm, we put forward their improvement projects: Due to the selection of cluster-heads failed to consider node energy question, and improved threshold T (n) calculation problem.To the improvement above,using C+ to simulate and analyze.The simulat

11、ion results indicate that improved routing algorithm compared with LEACH:the overall low consumption,network life cycle increased by 10%.Key words: WSN; Wireless sensor network; routing protocol; LEACH; Energy efficiency目录第1章前言1.1研究背景11.2WSN研究现状21.3本课题的研究内容3第2章无线传感器网络（WSN）概述2.1WSN结构42.1.1WSN的体系结构42.

12、1.2WSN的节点结构62.2WSN应用72.2.1环境的监测和保护72.2.2医疗护理72.2.3军事领域82.2.4其它领域82.3无线传感网络的技术难点8第3章WSN路由技术概述分析3.1路由的过程103.2路由协议的关键问题分析103.2.1能量有效性103.2.2可扩展性103.2.3数据传输可靠性113.3路由协议的分类113.3.1按源节点获取路径的方法113.3.2按节点参与通信的方式123.3.3按路由的发现过程123.3.4按路由选择是否考虑服务质量（QoS）约束133.4典型的路由协议分析133.4.1洪泛路由(Flooding)133.4.2Gossiping路由协议1

13、43.4.3SPIN协议143.4.4DD（Directed Diffusion）定向扩散路由协议163.4.5Rumor 路由协议（谣传路由）163.4.6GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由协议173.4.7LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）路由协议183.4.8协议性能的比较19第4章LEACH路由原理与实现4.1LEACH的原理204.1.1簇的形成204.1.2稳定工作阶段214.2LEACH路由的实现214.3LEACH路由的优缺点分析234.3.1分簇算法问题234.3.2

14、簇间的通信方式问题23第5章LEACH路由的改进5.1算法改进方案245.2改进方案的实现245.3LEACH与改进方案的仿真对比25第6章总结参考文献致 谢附录第1章前言1.1研究背景无线传感器网络是一种特殊的Ad-Hoc无线网络，由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。它可以协调地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并发布给观察者。这些微型传感器构成的传感器网络引起了人们的极大关注。以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。传感器网络经历了如下几个历程，如图1.1：第一代传感器网络诞生在20世纪70年代，使用具有简单信息获取能力的传感器，采用点对点传输、连接传感控制器构成传感器网络；第二代传感器网络产生在90年代初，采用的传感器具有获取多种信息的综合能力，采用串/并接口与传感控制器相连，构成有综合多种信息的传感器网络；第三代传感器网络产生在90年代末，采用具有智能获取多种信息的传感器，用现场总线连接传感控制器，