基于虛擬MIMO技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)LEACH協(xié)議研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)和無線通信等技術(shù)的進(jìn)步,使得在微小體積內(nèi)集成信息采集、數(shù)據(jù)處理和無線通信等多種功能與一體成為可能,而低功耗多功能傳感器的快速發(fā)展促進(jìn)了傳感器節(jié)點(diǎn)的成熟。由這些很多配備可編程計(jì)算、多功能傳感和通信能力的低功耗設(shè)備或節(jié)點(diǎn)組成的小型網(wǎng)絡(luò)就是無線傳感器網(wǎng)絡(luò),它是一種新型無基礎(chǔ)設(shè)施的無線網(wǎng)絡(luò),布置在無人監(jiān)控的位置,能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種對象的信息并進(jìn)行處理。它易于布置,具有Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)性和高效性。無線

2、傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)全新的研究領(lǐng)域,它的隨機(jī)布設(shè)、自組織、環(huán)境適應(yīng)等特點(diǎn)使其在軍事、環(huán)境、醫(yī)療、家庭和其他商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和很高的應(yīng)用價(jià)值,因此引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的高度重視。
　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量龐大,單個(gè)節(jié)點(diǎn)的資源非常有限,這就要求無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議必須以節(jié)約能源為主要目標(biāo),最大限度的延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,由于鏈路存在多徑衰落和射頻不規(guī)則性,給網(wǎng)絡(luò)帶來很大影響。本文的主要工作是對無線傳感器網(wǎng)

3、絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。
　　首先,論文研究了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系的特點(diǎn),分析和比較了現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。
　　其次,在深入研究分簇路由協(xié)議LEACH(LOW-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)算法的基礎(chǔ)上了解該算法的優(yōu)缺點(diǎn),并針對其缺點(diǎn)提出了改進(jìn)算法,改進(jìn)主要體現(xiàn)在對簇頭選舉的考慮上,把節(jié)點(diǎn)的剩余能量考慮到簇頭的選舉過程中,減少了少數(shù)節(jié)點(diǎn)能量快速消耗

4、的現(xiàn)象,同時(shí)對于LEACH算法單跳通信的缺點(diǎn),提出采用MTE(Minimum Transmission Energy)的多跳傳輸技術(shù),分擔(dān)遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)的能耗。通過分析可知改進(jìn)后的路由算法均衡了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載,延長了網(wǎng)絡(luò)的生存期。
　　最后,針對無線通信過程中射頻傳播的不規(guī)則性、多徑衰落等物理環(huán)境的影響,可能導(dǎo)致傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量和效率的下降的問題,本文在單個(gè)天線的傳感器節(jié)點(diǎn)引入了無線通信中的多輸入多輸出(MIMO)技術(shù),取代單個(gè)天線