基于节点剩余能量簇头选举算法.pptVIP

基于节点剩余能量簇头选举算法研究 姓名：孙宝霞 导师：王卫星 教授 论文结构 前言 分簇路由协议 LEACH协议及其改进算法LEACHNEW 基于节点剩余能量簇头选举算法MLEACH 仿真测试及结果分析 结论与讨论 1 前言 1.1 无线传感器网络概念及意义 无线传感器网络是由一组无线传感器以自组织方式构成的无线网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域内感知对象的信息，并发送给观测者。无线传感器网络是一种全新的信息获取和信息处理模式，已引起了国内外学者们的高度重视：2003年，美国《技术评论》杂志论述未来十大新兴技术时，无线传感器网络被列为第一项；同年，美国《商业周刊》未来技术专版，论述四大新技术时，无线传感器网络也列入其中。 1.2 无线传感器网络体系结构 1.3 无线传感器网络的应用 军事应用 环境科学 医疗健康 空间探索 农业应用 其他商业应用 2 分簇路由协议 2.2 分簇路由协议优点 节省了网络能量； 减少了数据通信量； 无需维护复杂的路由信息； 拓扑结构便于管理，可扩展性，大规模网络； 更容易克服传感器节点移动带来的问题。 3 LEACH协议及其改进算法LEACHNEW 3.1 LEACH协议 LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy） 低功耗自适应分簇路由算法 LEACH协议中定义了“轮”(round)的概念，每一轮分为启动和稳定工作两个阶段。 3.2 LEACH簇形成算法 簇头选举过程 3.3 LEACHNEW 其重要思想就是避免选择那些剩余能量较低的节点成为簇头。 主要对 T(n) 改进 4 基于节点剩余能量簇头选举算法MLEACH 4.1 MLEACH算法设计目标 减少簇头选举轮数； 网络负载更加均衡； 延长网络的生命周期。 4.2 选举系数的静态选举 设置合理可行的选举系数是本算法的关键，它决定了簇头选举时间和轮数。 4.2.1 影响选举系数的因素 选举系数主要与三个因素有关： 4.2.2 线性回归 5 仿真测试及结果分析 5.1 仿真环境 无线电传输能源损耗模型 5.1 仿真环境 信道模型 （1）簇头节点与Sink节点间的通信是双路径模式 （2）簇头节点与其成员节点的通信是自由空间模式 5.2 仿真结果分析 5.2.1 评价参数 DCP_first，DCP_last； r_first，r_last； ΔDCP。 5.2.2 试验结果及分析 能量消耗均匀性试验 数据传输能力试验 数据传输能力试验 轮数试验 6 结论与讨论 分析无线传感器网络路由协议； 提出基于节点剩余能量簇头选举算法； 算法的设计和验证。 6.2 讨论与展望 缺乏统一的评价参数； 设计和实现多层网络； 硬件平台上搭建小型无线传感器网络。 致 谢 首先，衷心感谢我的导师王卫星教授！本论文是在王老师的亲切关怀和悉心指导下完成的，从论文的选题、研究方案的确定、试验的进行到论文的完成都倾注了王老师的热情和心血。 对学院各级领导在学习和生活上给予关心和照顾深表谢意！ 论文完成期间，得到了硕士生黄莺，尹东晓、郭胜君等同学的大力支持和帮助，在此对他们表示深深的谢意！ 在此，更应感谢我的家人在学习和生活上给予我的关爱、鼓励和支持！ 最后，再一次对所有支持、帮助和关心过我的老师和同学表示最诚挚的谢意！ * * * 2.1 分簇路由协议拓扑结构 广播簇头的状态 节点i是簇头吗？ 等待簇头发送广播 将加入请求消息发送给选定的簇头 等待加入请求消息 创建TDMA时刻表并将它发送给成员。t=0 等待来自簇头的时刻表。t＝0 稳定工作状态 是 否 广播阶段 簇的形成 时刻表的创建 T (n) = Random T (n), 节点被选为簇头 网络中簇头节点的百分数 当前轮数 前面1/p轮中没有做过簇头的节点集合 T(n)= 剩余能量因子 进行初始化 当前节点是否死亡？ 当前是否为第0轮？ 选举剩余能量最大节点为簇头 节点1为簇头 是 否 计算各节点的能耗及当前剩余能量 S (cluster (r+1)).E =θ.maxenergy 求出簇中剩余能量最大的节点作为新一轮的簇头 r = r+1 否 是 否 dead = dead +1 是 MLEACH 算 法 流 程 图 选举系数 取值太小，一些节点提前死亡 取值太大，冗余的簇头选举过程 选举系数 （1）节点数目 n； （2）簇成员节点能量消耗 ECcm； （3）簇头节点能量消耗 ECch。 使用仿真工具MATLAB