一、设计任务及要求

1. 掌握无线传感器网络LEACH路由协议的技术特征；  

2. 通过OPNET编程，构建无线传感器网络LEACH路由协议仿真平台；  

3. 通过仿真，验证无线传感器网络LEACH路由协议性能。  

二、应完成的硬件或软件实验

1. 采用OPNET仿真软件，完成无线传感器网络LEACH路由协议仿真平台；  

2. 在两跳无线环境下，完成无线传感器网络LEACH路由协议仿真验证，给出相关仿真结果。  

三、应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等）

1. 无线传感器网络LEACH路由协议仿真验证程序源代码；  

2. 无线传感器网络LEACH路由协议仿真测试结果；

3. 毕业设计论文。  

主要研究工作

本文对WSN的特点、体系结构、发展现状作了概括性介绍，并对现今无线传感器网络的研究热点――网络层路由协议进行了探讨，分析了影响WSN路由协议设计的因素和路由协议的评价标准，并列举了几种主流的WSN路由协议。

本文着重分析了WSN路由协议的典型代表――LEACH协议的算法及其优势与不足，并给出了一些修改的建议。此外对现今流行的网络及协议仿真软件OPNET进行了介绍，描述了网络仿真的流程。

本文根据有关LEACH协议算法的描述，使用OPNET软件重点建立了LEACH协议、CSMA协议和网关处理的有限状态机模型，并利用Proto-C语言进行编程，实现了模型的基本功能。之后结合建立的节点和网络模型，首先仿真了CSMA协议的运行情况，然后仿真了在包含10(或20)个节点的网络中LEACH协议的运行情况，最后将仿真结果与参考文献中的数据对比，得出结论LEACH协议是能量有效的。

1.6.2论文结构

第一章介绍了课题的研究背景及课题研究的主要思路。

第二章详细介绍了影响无线传感器网络路由协议设计的因素，分析了无线传感器网络路由协议的特点和性能评价标准，最后对现有的典型路由协议进行介绍。

第三章详细分析了LEACH协议的算法细节和优缺点，给出了修改建议。

第四章使用OPNET软件实现了对LEACH协议，CSMA协议的仿真，记录了部分节点的能量消耗过程，最后进行仿真结果分析，将统计数据与原始文献中的数据进行比较，得出LEACH协议能量有效的结论。

论文最后一部分将本文的主要内容及研究中出现的问题进行总结，对需要进一步研究的内容进行了讨论。

第三章对LEACH协议的算法，操作流程进行了详细描述，指出了其优缺点，并针对其不足提出了一些值得参考的修改建议。本章的重点不在于改进LEACH协议(因为LEACH协议已经有许多增强型的版本用于解决第一版的诸多问题)，而在于为后续的编程提供理论依据，为下一章LEACH协议的仿真实现作铺垫。

第四章简要介绍了网络仿真软件OPNET，并就仿真时应用的无线传输模型进行了分析，定义了计算能量消耗的量化公式。此后，建立了LEACH协议的仿真平台，建立该平台的主要工作包括建立了仿真时需要使用的CSMA协议、网关处理和LEACH协议的有限状态机模型，分析了模型中各个状态的功能，接着建立了仿真所需的网关节点和传感器节点的模型，配置了相应的接口，最后建立了仿真使用的网络模型并运行了仿真。根据仿真结果，应用LEACH协议的网络，其节点的能耗曲线平稳下降，网络的生命周期得到了延长，大部分节点的失效时间几乎相同，这充分证明了LEACH协议的能量有限性。

限于本文的篇幅和本人的精力，还有许多直观的WSN状态图无法列出，例如每轮头节点在网络中的分布，运行多轮仿真后存活节点的分布等等，有待将来予以实现。