【路由优化】基于能量均衡高效的LEACH协议改进算法附matlab代码

1 简介

随着信息技术时代的来临,无线传感网络(简称WSN)作为一种新型网络技术,引起了国内外研究学者的重视。WSN与传统的网络不同,它将无线传感技术与传统网络技术结合,在现实生活的各个方面有广泛的应用。WSN主要由散落在监测区域的各种传感器节点构成,其特色是运用范围灵活广泛,应用成本低,可远程操控等。但是,传感器节点的缺点是没有源源不断的能量供应,设计WSN的路由时应着重考虑能耗问题。低功耗自适应分簇路由协议(简称LEACH协议)被称为WSN中的众多重要路由协议之一。许多改进的分簇路由协议都是基于此协议,如PEGASIS协议和HEED协议等。LEACH协议将网络传输时间划分成连续的时间周期。每个周期分为路由建立阶段和网络传输阶段;每个周期中都会选取一个簇首,网络划分成簇。但是,在LEACH路由协议中,每个循环都是通过阈值随机选择簇首的,没有考虑簇首的能量和地理位置因素,易造成能量较低和地理位置不佳的节点当选簇首的现象。并且,LEACH协议只适用节点间和节点与基站之间可以直接传递数据的网络场景。本文提出了一种基于能量均衡高效的LEACH路由协议综合优化策略。在该策略中,分为簇内和簇间路由协议两个改进方向。簇内方向,对于LEACH路由协议簇内随机选取簇首问题,加入了剩余能量因子、间距因子和节点密度因子来优化阈值公式,整体考虑了节点剩余能量和地理位置来选择簇首。此外,在不同WSN的应用场景中,根据剩余能量和地理位置对于簇首的选择起到的作用大小不同,引入加权因子,提出了二分法控制加权因子的算法。并且,构造了时间动态函数,提出了动态地调整剩余能量因子加权值的算法。在簇间路由协议方面,给出了最佳簇首数量的研究方法。并且,引入了节点能耗函数和最短转发距离,找到了节点入簇的最佳方法和簇首之间数据传输的路由协议。通过MATLAB仿真实验验证,改进后的算法有效地节省了网络的能量消耗,减缓了节点枯竭的速率。具体研究内容如下:(1)对于LEACH路由协议通过阈值随机循环选取簇首问题,采用改进阈值公式的方法,加入剩余能量因子、间距因子、距离因子和加权因子。综合考虑了候选节点的位置和能量条件。(2)并且通过实验验证了密度因子在不同实验场景中,其重要性不同。因此,可以根据不同的网络环境,进行仿真实验得出最佳的密度因子加权值。在本文实验场景中,通过实验得出了在此实验场景

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