基于K-means聚类的LEACH协议的改进研究

【摘要】无线传感网络(WirelessSensorNetwork)简称WSN,是目前国内外非常热门的一个研究课题。它在环境监测、国家安全、精密农业、医疗保健、工业生产、智能交通、空间探索和灾难救援等领域都有着很好的应用,未来也许会有更大利用潜能,因此无线传感网络的研究对人类生活、经济发展等都有重大的意义。无线传感网络中所有节点是独立电池供电的,由于节点数目庞大且应用环境特殊,电池更换是很难实现的,因此节省各个节点的能量消耗成为网络的主要设计目标。而在传感器网络的研究中,网络路由协议是其研究的基础以及核心技术,是网络研究中必不可少的研究点。因此,研究设计更有效的网络路由协议,在网络中建立可靠的数据传输路径,使节点更高效的传输信息到汇聚节点,以此来延长网络的生命周期是十分有必要的。本文最开始对无线传感网络及其路由协议作详细概述,包括对传感器网络的体系结构、关键技术及其特征和技术挑战的介绍,以及对网络路由协议的介绍,同时对几种典型的协议作简单介绍并对它们比较分析它们的性能。然后,本文重点剖析了LEACH协议,分析它的工作原理、网络模型、能耗分析以及它的优缺点和可改进方向,并针对LEACH协议分簇不均匀、簇头的选举未考虑到剩余能量和数据传输采用单跳路由方式等不足,基于K-means聚类对其进行改进,改进后的算法称为LEACH-K协议,并对改进协议的具体内容做详细的分析。最后,在MATLAB平台上,对LEACH-K协议、LEACH协议以及该协议的一种经典改进协议SEP,做了大量的仿真对比试验,并比较分析了这三种协议。仿真结果验证了LEACH-K协议对网络的生命周期有了明显的延长,其网络的负载均衡性也得到了提高。
【作者】陈小娅；
【导师】刘暾东；
【作者基本信息】厦门大学，控制工程，2014，硕士
【关键词】无线传感网络；路由协议；LEACH协议；

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