M-F-LEACH:无线传感器网络层次化路由协议的节能研究与仿真

物联网-智慧交通-传感器网络层次化路由算法的研究及仿真主要探讨了无线传感器网络在智慧城市交通领域的应用和优化。随着科技的发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）作为一种新兴的信息采集和处理技术，结合了传感器、嵌入式计算、网络和无线通信技术，为智慧交通系统提供了实时、高效的数据采集与监控能力。论文作者操敏，硕士研究生，专注于机械设计及理论专业，其研究重点是解决WSN在大规模部署下的能源效率问题。 无线传感器网络的路由协议设计是核心挑战之一，因为网络节点资源有限，特别是电池寿命短，所以节能和网络生存期的延长是关键。论文对比了国内外已有的路由协议，如LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy），发现其在能源管理上存在不足。因此，作者提出了一种名为M-F-LEACH的新路由协议，该协议引入了多帧通信机制，旨在通过分布式簇结构和两阶段操作（簇形成和数据传输）来实现能源的有效利用。 在M-F-LEACH中，网络被划分为不同层次的簇，每个簇由簇头节点和普通节点构成。簇头负责感知数据、接收普通节点数据、数据融合，并将处理后的信息传递给Sink节点。普通节点则专注于数据采集和发送。在时间维度上，网络周期被细分为多个回合，每个回合包括簇形成和数据传输两个阶段。在簇形成阶段，采用分布式算法动态生成簇；数据传输阶段采用TDMA（Time Division Multiple Access）策略，根据节点能量状态进行数据传输，以降低能耗。 论文利用OMNeT++平台进行了LEACH协议的仿真，对关键参数如节点能量消耗、帧数、节点位置等进行了深入分析和对比，最终验证了M-F-LEACH在多帧通信机制下提高了能源效率，显著提升了无线传感器网络在智慧交通中的应用性能和网络寿命。论文的关键词集中反映了研究的核心内容，即无线传感器网络、网络层、路由协议以及多帧通信机制。 该论文不仅对现有的无线传感器网络路由协议进行了深入研究，还提出了创新的解决方案，对于推动物联网技术在智慧交通中的实际应用具有重要的理论价值和实践意义。