无线传感器网络分簇协议的研究与实现

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雅宝题库解析：
无线传感器网络是一种无中心节点的全分布系统。通过随机投放的方式，传感器节点被密集部署于监控区域，并通过无线电通信形成一个自组织网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域里的监测对象信息，并发送给观察者。无线传感器技术具有广阔的应用前景，当前无线传感器网络的研究也越来越受到国内外学术界的重视。本文依托于北航软件环境国家重点实验室的探索性自选课题——“海量传感信息统计特征分析及基于IPv6的传输协议设计”，针对农业监测对象的具体特点，提出了一套基于无线传感器网络技术和Web技术的远程传感器数据采集和信息发布方案，然后在此基础上设计并搭建了一个农业监测示范系统。在这个项目实践的基础上，本文考虑无线传感器网络在实际应用中存在的题目，然后针对无线传感器网络的路由协议进行了深入的研究和讨论，并提出自己的改进算法。对于传统的无线传感器网络分簇协议，本文主要从两个不同的角度来对其进行了改进。首先，针对在LEACH协议的簇头选举机制中，节点被选举担任簇头的概率是由一种硬性的阈值确定的，缺乏灵活性且不利于网络选出优化的簇头以及节点能耗的均衡，因此本文提出一种基于软阈值机制的簇头选举算法，能够让节点获得更多参与簇头选举的机会，更利于网络能耗的均衡；另外，针对传统分簇路由协议通常都需要频繁定期地重构簇，由于簇的每一次重构都需要消耗较多的能量，因而导致大量的开销的题目，本文提出一种基于能量的簇内簇头继承机制，可以更灵活的、自组织地进行簇头的更换过程，避免了频繁定期地对簇进行重构，并且将能量纳入选择继承簇头的考虑因素中，因而更好地均衡了网络节点的能耗，延长了网络生存时间。最后，我们基于NS2仿真平台对本文提出的算法进行了实验分析及评估，并与LEACH进行比较分析。实验结果表明，改进后的算法在节能，网络生存时间等方面都获得了较大的改善，并且在网络规模扩大的情况下，算法性能的优势依旧能够得到保证。最后，本文总结了所做的研究工作，指出需要进一步研究的题目，并对将来的工作进行了展望。