开题报告(基于区域划分的LEACH算法研究).docVIP

湖南大学研究生毕业（学位）论文开题报告 姓 名 廖明华 学　号 学位级别 硕士√ 博士□ 所属院系 计算机与通信学院 专 业 计算机应用技术 指导教师 王东 教授 开题时间 2007．12 研究方向 无线传感网络 论文题目 基于区域划分的LEACH算法研究 一、文献综述 无线传感器由于其网络及节点的特征，在网络拓扑及传感器的设计中，如何节能和延长网络生命期是目前研究的重点之一，在这些研究中，如何在数据通信协议的设计中减少能量消耗是当前研究的一个热点。 在传感器网路路由协议中，层次路由协议是一种能量损耗较小的协议，文献[1]LEACH（低功耗自适应分层路由协议）就是一种比较好的基于组簇的传感器网络层次路由协议，它的操作分为两个阶段，即初始化阶段和稳定阶段，并且，稳定阶段一般比初始化阶段长，这两个阶段所持续的时间称为一轮，初始化阶段随机的选择一个传感器节点作为簇头节点，这样就确保了簇头节点和基站之间数据传输的高能耗成本均匀的分摊到所有传感器节点上。 LEACH虽然在很大程度上减少了能量损耗，但是，也还有许多值得改进的地方，目前的研究主要体现在以下几个方面：簇头个数的优化、簇头选举过程中考虑节点剩余能量， 簇的划分方法，簇及簇头和基站的通信方式优化及减少数据冗余，节点的分布等方面。 国外现在对LEACH协议提出了很多改进方法，文献[2]提出了LEACH-C, LEACH-C协议则是在每轮开始阶段,各个节点发送消息至基站,通过基站来选择簇头,这样使每个区域内的节点数目大致相同，从而实现负载平衡。文献[3 ]提出了PEGASIS，其思想是进一步减少直接与基站通信的节点，PEGASIS 将网络中所有节点连成一条链，指定某个节点作为与基站通信的节点，节点将自身数据和接收的数据聚合后按链的方向转发至下一节点，直至与基站通信。 在通信过程中,所有中间节点都接收并发送数据一次,同时各节点轮换充当与基站通信的角色,能量的消耗进一步均匀分布在所有节点中。文献[4]中提出以节点数目平衡为标准进行组划分的算法和负载平衡的概念。文献[5]提出HEED也是一种完全分布式的成簇算法,它随机选择簇首节点,选举概率与该节点的剩余能量直接相关,通过降低低能量节点成为簇首的概率来保证网络内能量负载的平均分布,从而进一步延长网络生存时间。文献[6]提出DEEC是基于节点剩余能量与网络节点的平均能量的比例来选举簇头节点，较高初始能量和剩余能量的节点比低能量节点拥有更多的机会成为簇头节点。 国内针对LEACH协议也提出了一些改进的算法，文献[11]中指出由于没有考虑节点的具体地理位置，不能保证所选簇头在网络内均匀分布,因而可能产生簇头过于集中或分布在网络边缘的情况。文献[12]中提出将节点周期性划分为数个在地理位置上分布均匀的“临时簇”，然后分别在每个临时簇内选择簇头；簇头选择时，遵循保护最低能量节点的原则，即要求所选簇头尽量靠近剩余能量最低的节点。在文献[13]提出了根据剩余能量来设置定时器选举簇头的算法。文献[14]提出根据监测区域面积，节点数目及基站位置来确定最优簇头数。还有研究提出要让节点尽可能在簇区域中心附近，采用不均匀簇；由于不同的簇离基站距离不同，基于发射功率随着传输距离的增加而呈指数衰减，提出了两种信道模型，自由空间（free space）模型和多路径衰减（multi- path fading）模型等。 在大多数的对LEACH的研究中，主要是针对簇头数目的优化和节点剩余能量的考察，也一些研究在簇节点数目的均衡方面做了一些改进，但是，这些改进算法没有综合考虑怎样在每个簇节点数目相对均衡的情况下，怎样能够使簇头选举过程中及通信过程中消耗较小的能量，怎样划分簇才能使簇内的通信代价最小，以及怎样合理的划分簇。 针对上述问题，本文考察，通过将传感区域划分成相同大小的区域，在区域内进行簇头选举，让最接近区域中心，并且剩余能量较多的节点有较大的概率成为簇头节点，达到能量消耗较小，节点能量消耗均衡，延长网络寿命的目的。 参考文献： [ 1] HEINZELMAN W R, CHANDRAKASAN A, BAL2AKR ISHNAN H. An App lication - Specific Protocol Architecture for Wireless Microsensor Networks[ J ]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2002, 1:660?670. [2] Heinzelman Wendi B,and Chandrak2asan Anant ha P. An Application-Specific Protocol Architectu