【正文】 .................................15 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法特點(diǎn) ............................................15 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分類 .............................................16 層次型和平面型路由協(xié)議 ............................................16 主動(dòng)被動(dòng)和混合型路由協(xié)議 ........................................17 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)典型路由協(xié)議分析 .....................................17第 4 章 LEACH 仿真 ..........................................................................23 LEACH 算法簡介 .....................................................................23 LEACH 仿真流程圖 .................................................................24 仿真結(jié)果與分析 .....................................................................25 仿真結(jié)果 .........................................................................25 仿真分析 .........................................................................30總結(jié) ...................................................................................................31 5致謝 ...................................................................................................32參考文獻(xiàn) ...........................................................................................33附錄 ...................................................................................................35外文資料翻譯 ...................................................................................48 6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN,Wireless Sensor Network）是由多學(xué)科交叉形成的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域。傳感器的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)小，容易隱蔽，價(jià)格便宜，因此可以大面積分布在要監(jiān)測區(qū)域，而且容易部署、節(jié)點(diǎn)自組織形成網(wǎng)絡(luò)。 但是由于應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)有很大的區(qū)別。因?yàn)閭鞲衅鞯碾姵啬芰坑邢?，一旦耗盡，不能更換，而提高電池容量就目前的技術(shù)來說比較困難，更換電池對(duì)于某些特殊地方的無線傳感器而言更是難以實(shí)現(xiàn)，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)本身的節(jié)能就成為了研究重點(diǎn)，而路由協(xié)議就是其中的關(guān)鍵問題。平面路由協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)在路由功能上的地位是相同的，沒有引入分層管理機(jī)制。即把網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)分成簇（Cluster） ，根據(jù)某種聯(lián)系，將一部分節(jié)點(diǎn)組成一個(gè)節(jié)點(diǎn)群。簇頭節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)簇內(nèi)的成員進(jìn)行管理和數(shù)據(jù)的收集，并且負(fù)責(zé)將收集到的數(shù)據(jù)傳送至匯聚節(jié)點(diǎn)（Sink 節(jié)點(diǎn)/基站） 。有了簇頭的管理，組內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)可進(jìn)入休眠狀態(tài)，這就大大的減少了能源的利用。 無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)是由美國軍方最先提出來的，將之主要應(yīng)用在國防軍事、戰(zhàn)場監(jiān)測、防恐反恐等領(lǐng)域，隨后國內(nèi)外的許多公司、高校和研究機(jī)構(gòu)都漸漸投入到這一新興的領(lǐng)域[1]?？v觀無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程，根據(jù)研究側(cè)重點(diǎn)的不同將它分為三個(gè)階段。第二階段主要是研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信特性，主要表現(xiàn)為通信、路由協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。而在第二階段，研究學(xué)者們提出了許多無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，如數(shù)據(jù)鏈路層的 MAC 協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層的路由協(xié)議等。同時(shí)也開始對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中間件等相關(guān)問題的研究，如部署覆蓋、時(shí)間同步、節(jié)點(diǎn)定位、系統(tǒng)管理等。具 8有群體智能行為的自主自治系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和控制屬于自動(dòng)控制和人工智能領(lǐng)域的前沿研究內(nèi)容。我國對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究起步雖然比較晚，但非常重視此項(xiàng)研究。國內(nèi)一些高校和科研機(jī)構(gòu)也投入到無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中來，在傳感器網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、路由、分簇、時(shí)鐘同步與定位、數(shù)據(jù)管理方面展開了研究工作。在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(202222020)》中支持的重點(diǎn)領(lǐng)域以及 “信息產(chǎn)業(yè)及現(xiàn)代服務(wù)業(yè)” 的優(yōu)先主題中列入了“傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理” ，并在前沿技術(shù)中重點(diǎn)支持“自組織傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)” 。多方面來說我國對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究已步入了規(guī)模，并且在不斷的完善。由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的大量的廉價(jià)微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過無線通信方式形成的一個(gè)多跳的、自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者[2]。它是由大量體積小、成本低、具有無線通信能力、感知能力和數(shù)據(jù)處理能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的。其中電源單元是最重要的模塊之一，大多數(shù)情況下傳感器節(jié)點(diǎn)的電池能量不可補(bǔ)充。節(jié)點(diǎn)既是數(shù)據(jù)的檢測者，又是數(shù)據(jù)的傳遞者，監(jiān)測的數(shù)據(jù)通過多跳的方式進(jìn)行傳輸，節(jié)點(diǎn)完成數(shù)據(jù)監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p重功能，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理，最后信息通過互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。觀察者是傳感器網(wǎng)絡(luò)的用戶，是感知信息的接受者和應(yīng)用者，他可以是人，也可以是計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備。觀察者可以主動(dòng)地查詢或收集傳感器網(wǎng)絡(luò)的感知信息，也可以被動(dòng)地接收傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的信息。典型的 WSN 系統(tǒng)示意圖如圖 11 所示 圖 11 典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 圖 12 所示的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的另一種體系結(jié)構(gòu)即本文的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這一類傳感器網(wǎng)絡(luò)中有可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)兩種不同的傳感器節(jié)點(diǎn)。 11 圖 12 本文的無線傳感器體系結(jié)構(gòu) WSN 節(jié)點(diǎn)由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成，如圖 13 所示。 圖 13 傳感器節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu) 12 無線網(wǎng)絡(luò)相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有如下的特征。由于分布式的特性，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立的完成任務(wù)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)目眾多有節(jié)點(diǎn)冗余，個(gè)別節(jié)點(diǎn)的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能，魯棒性好。處理這引起變化的節(jié)點(diǎn)都會(huì)引起網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致傳感器、感知對(duì)象和觀察者三者之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的路徑也隨之變化。多跳路由 由于節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率有限，節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍受到限制。節(jié)點(diǎn)能力有限 13 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)雖然有體積小，價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也決定了它的缺陷，如能源受限、內(nèi)存小、處理器性能低等。(1)軍事應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是 C4ISRT 系統(tǒng)不可缺少的一部分。由于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度大、成本低，較強(qiáng)自組性和魯棒性使其不會(huì)因?yàn)槟承┕?jié)點(diǎn)在惡意