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LEACH-ItQoS:基于LEACH协议的分簇路由协议改进和研究

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题研究背景和研究现状

1.2 论文的主要研究工作内容和组织结构

第2章 NS2仿真工具介绍

2.1 为什么选择NS2

2.1.1 NS2的背景

2.1.2 NS2有很多优点

2.1.3 NS2的功能

2.1.4 NS2核心组件

2.2 NS2体系结构

2.3 本章小结

第3章 无线传感器网络协议

3.1 无线传感器介绍

3.2 无线传感器网络协议栈模型

3.3 无线传感器网络协议的特点和关键技术

3.4 无线传感器网络路由协议分类

3.4.1 以数据为中心的路由协议

3.4.2 基于分簇的路由协议

3.4.3 以上几种算法的比较

3.4.4 TTDD路由算法

3.5 基于地理信息的路由协议

3.6 基于QoS的路由协议

3.7 本章小结

第4章 LEACH协议解析

4.1 LEACH协议的具体内容

4.1.1 无线传感器无线电模型(能量模型)

4.1.2 LEACH算法描述

4.2 LEACH协议的仿真

4.3 LEACH协议的研究现状

4.4 LEACH协议存在的问题

4.5 本章小结

第5章 LEACH-ItQoS:LEACH协议的改进和仿真

5.1 簇头数目的研究

5.2 仿真以及结果分析

5.3 LEACH-ItQoS:LEACH协议的改进协议

5.3.1 LEACH-ItQoS的改进思想

5.3.2 LEACH-ItQoS中无线传感器网络研究假设

5.3.3 LEACH-ItQoS协议实现

5.3.5 LEACH-ItQoS的工作流程

5.3.6 LEACH-ItQoS仿真验证

5.4 本章小结

第6章 总结和展望

6.1 研究工作总结

6.2 未来工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和参与项目

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摘要

无线传感器是由微型电池驱动的设备具有能量有限的特点;在无线传感器网络中包含了大量的无线路由传感器。一旦这些电池安置在这些传感器当中,我们便很难去人为的更换电池,耗尽意味着无线传感器网络“死亡”,因此网络中的电池能源尤为珍贵,网络的能量水平(或者说延长无线传感器网络的使用寿命)成为重要的研究热点和设计难题。其中在所有的拓扑控制方法中,LEACH是最有代表性、最有影响力的算法。
   在我们改进的LEACH算法(LEACH-ItQoS),基于原算法做了如下改变:1)剩余能量参与簇头的选择,而不仅仅采用概率算法。这样做的目的是可以使算法适应于节点具有不同的初始能量的情况(因为由于每个簇头节点距离sink节点的距离不同,每个簇内节点距离簇头节点的距离也不同,因此每轮的耗能也不相同,导致剩余能量不同),并且增加了网络的可扩展性;2)LEACH协议中采用5%簇头数目百分比,由于在计算过程中存在误差,误差累积起来最终会导致决策错误,我们LEACH-ItQoS协议重新进行研究;3)为了保证数据的新鲜和安全,参照计算机网络中TTL的概念,我们对无线传感器网络中的簇头到sink节点的数据传输进行TTL设置;4)为了更好地延长网络的使用寿命,兼顾网络覆盖面积、负载均衡和健壮性,我们对簇内的活动节点进行约束,其他节点进入sleep状态。
   完成上述算法改进后,我们在NS2中进行模拟仿真,仿真记录下来的跟踪数据通过Gnuplot绘制出图像,得出结论,结论表明,LEACH-ItQoS延长了LEACH协议的生命周期,保证了监测数据的实时性,安全性都优于LEACH协议。

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