Effective Cluster Head Substitution Leach Protocol for Wireless Communication

In recent years, the demand for Wireless Sensor Network (WSN) in smart farming has had a tremendous increase in demand for its efficiency. Wireless sensor networks have very many nodes, and it is of no use when the battery dies. This is why there are several routing protocols being take into consideration to cub this problem. In this paper, in order to increase the heterogeneity and energy levels of the network, the M-LEACH protocol is proposed. The key aim of the Leach protocol is to prolong the existence of wireless sensor network by lowering the energy consumption needed for Cluster Head creation and maintenance, the proposed algorithm instructs a node to use high power amplification as it acts as the Cluster heads, and low power amplification when it becomes a Cluster Member, in the next stage. Finally, for better effectiveness, M-LEACH employs hard and soft threshold systems. Since it eliminates collisions and reduces the packet drop ratio for other signals, the M-LEACH protocol proposed works better than the Leach protocol.

能耗均衡约束下的多源异质传感器数据动态汇聚算法

多源异质传感器数据在无线传感网络中汇聚时,易受到无线传感网络冗余数据的干扰,导致其通信开销大、精度低。为此,提出能耗均衡约束下多源异质传感器数据动态汇聚算法。构建能耗均衡约束模型,保证多源异质数据节点在汇聚过程中所消耗的能量趋于平均值,采用监督判别投影算法对数据进行降维处理,消除数据中的冗余度,通过模糊分簇阈值筛选机制获取汇聚区域的簇头阈值,将簇区域内数据汇聚到传感器中,完成多源异质传感器数据的动态汇聚。仿真结果表明,所提算法的隐私泄露率在25%左右,通信开销在9 MB~46 MB之间,汇聚数据正确率高于90%,证明所提算法可有效降低通信开销,提高数据汇聚精度。

一种无线传感器网络链式传输分簇路由协议

由于周围环境对无线传感器网络(WSNs)的影响,在布设到特殊环境下时会产生信号的衰减与损耗,导致通信不畅。针对此问题,提出一种以LEACH路由协议为基础适应特殊环境(长直空间)的新型路由算法。本算法采用链式传输,即从内部逐一将信号传输给距空间最外端且距基站位置较近的簇头,克服了内部节点死亡过快的问题。同时簇内采用链式传输并且改进簇头阈值与成簇半径,减小了能量消耗,提高了稳定性,克服了LEACH算法的不足。

基于LEACH路由协议的多跳节能路由算法

当无线传感器网络部设在不同环境中时,需要提出新的算法以适应特殊环境,减少节点能量消耗;算法针对LEACH路由算法的局限性,提出了一种适用网络覆盖范围较大,节点间距离较远,需要远距离传输的路由算法;本算法利用节点到基站的距离因素,修改簇头阈值信息;并利用簇头竞争重新设定簇头,使剩余能量较高的节点成为簇头;同时,运用多跳的方式传输数据,这样可以适应远距离传输;仿真结果表明,相对LEACH算法,算法将节点死亡时间推后了300～400轮,网络存活周期延长了400轮左右,很明显的减少了网络的能量消耗,延长了网络的生存周期和稳定性。

一种新型能耗优化的无线传感器网络成簇算法

能量消耗一直是限制WSN广泛应用的热门问题之一,能源容量的大小对各个传感器节点产生重要的影响.针对WSN中能耗过快,以及网络区域内能量消耗不均衡而导致的网络生命周期缩短的问题,同时为了提高WSN的能量利用率,提出了一种新型能耗优化的无线传感器网络非均匀成簇算法(UCNE).该算法首先根据节点的历史能耗来竞选簇头节点,将整个网络划分为不均匀的簇群从而平衡簇内节点通信与簇间节点通信的能耗.其次设立新的能量阈值作为网络重新分簇的标准,减少了频繁分簇造成的不必要的控制消息能耗.最后为了降低簇头节点的负担,竞选副簇头节点作为中继转发节点转发主簇头加工的数据并根据权值选择向前向簇头节点传递数据.通过对比相关协议,UCNE协议在平衡网络能耗,延长网络寿命方面表现更优.

分区和能耗均衡的LEACH路由改进算法

为提高无线传感器网络的生存周期,提出一种基于能耗均衡和分区优化的LEACH路由协议改进算法。根据节点与汇聚节点间的距离进行分区,不同分区内的传感器节点采用不同的簇头选举阈值公式,通过引入距离因子和剩余能量因子改进簇头选举的阈值公式。仿真结果表明,无论汇聚节点是在传感器节点的部署区域还是远离部署区域,改进后的算法可有效减少无线传感器网络能量消耗,延长网络的生命周期。

无线传感器网络能量改进路由算法研究

基于能量多路径路由协议和LEACH路由协议的大多数成簇算法是概率选择,在一定程度上会加速局域内节点能量过早消耗完,影响网络的性能。结合能量感知多路径和LEACH路由算法,提出一种能量高效的改进路由算法,从节点能量消耗角度出发,根据节点与汇聚节点之间的距离、网络中所有存活的节点到汇聚节点的平均距离以及该节点当前剩余能量值来确定簇头选择的能量阈值,并依据该值进行路由选择。仿真实验结果表明,该算法能够提高网络整体性能,有效延长网络节点的生命周期。

一种基于LEACH协议的阈值模式簇头更换算法

针对传统LEACH协议的不足,提出了一种改进方案.通过改变原有LEACH协议中簇头以轮为单位更换的方案,采用多个条件判定其簇头节点是否变更,从而节省簇头更换所带来的能量消耗,增加了数据传输总量,可以增加sink节点接受到的数据总量.仿真结果表明,与传统的LEACH协议相比,改进后的算法LEACH_CHE具有更高的能量使用率,更长的生存时间而且接受的数据量更多.

基于梯度的分层成链路由协议的优化改进

能源的有限性制约着无线传感器网络的生命周期,而节点间的通信消耗了绝大多数能量,所以无线传感器路由协议的设计决定着网络生命周期的长短。结合LEACH和PEAGSIS协议的特点,对基于梯度的无线传感器网络做了以下几点改进:1在簇头的选择算法方面,将网络平均能量、包接受率和节点与基站的距离纳入了算法;2簇内成链阶段在考虑链长门限值的同时增加了备用下一跳节点;3在链的重建设定上提出了一种能量折半的思想。经实验论证,算法在延长网络生命周期和减少端到端数据时延方面有明显改进。

基于节点生存时间的WSN节能路由算法

针对无线传感器网络寿命受节点能量制约的问题,提出基于节点生存时间的节能算法。根据节点接收、发送和处理数据后的剩余能量,给出节能算法中"轮"的概念,以已有阈值函数为基础进行改进,簇首选举利用改进阈值函数得到该簇最佳簇首节点,从而延长节点生存时间,使簇首以较低能耗延长其轮回周期。仿真结果表明,该算法能有效降低节点死亡速度,延长网络寿命。

基于簇结构的移动Ad Hoc网络的认证协议

与传统网络比较,移动Ad Hoc网络具有拓扑结构不稳定、终端能源有限、有限带宽及自组织等特点,这使得Ad Hoc网络的安全问题成了一个极具挑战性的研究课题,而安全问题中认证是基础。文中提出一种基于分簇结构的移动Ad Hoc网络的认证协议,结合门限加密机制和分布式密钥管理方案,实现各级簇头及簇成员的分布式认证。有效防止了恶意节点对消息的截取、修改、伪造、监视和窃听等外部攻击和防范内部被攻破认证节点对分布式认证的干扰。

基于最小能耗的无线传感器网络路由算法

通过分析无线传感器网络的电路模型和能量消耗情况,结合LEACH算法,提出一种基于最小能耗的无线传感器网络路由算法。网络运行时首先将其划分为若干个子区域,再进行簇首节点的选取,这样取代了传统LEACH算法对整片网络随机选取簇首节点的做法,使得簇首节点分布更加均匀。同时,在选取簇首节点之前对每个节点的剩余能量进行判断,低于阈值的采取休眠处理,这样保证了簇首节点选取的有效性。以上两点措施使区域内节点负载分配更加合理,有效地提升了整个网络的生存时间。

有效降低无线网络节点能量的LEACH新算法

LEACH是一种低功耗自适应按簇分层路由算法。为了降低节点能耗,在LEACH协议的基础上提出了在选举簇头时,改变阈值T(n)的大小以降低节点成为簇头的概率,从而节省网络因分簇而消耗的能量。同时又提出了一种基于节点剩余能量的二层簇头的算法,该算法能使节点减少将冗余信息传输到基站,从而达到降低节点消耗能量的目的。通过实验仿真,表明这些方法能使网络节点能量的消耗减少,达到了延长网络生命周期的目的。

能量优化的无线传感器网络LEACH算法

针对无线传感器网络(WSNs)的经典路由算法LEACH中存在簇头节点选举不合理,导致节点加速死亡、网络寿命缩短的问题,提出了基于能量和连通度的LEACH(LEACH-EC)算法。该算法主要在簇头选举时,同时引入节点的剩余能量和连通度两个因子,采用修改阈值的方法,优化簇头选举,从而避免低能量和低连通度节点担任簇头的可能性。仿真实验结果表明:该算法均衡了整个网络能量消耗的比例,延长了节点和网络的寿命。

基于双机热备机制的一种簇头选举算法

文中针对物联网簇头节点无法有效处理数据或者失效导致网络可靠性下降的问题,提出了一种基于双机热备机制的簇头选举算法。该算法首先根据阈值在网络中选举出服务簇头,然后以服务簇头为基准选举出备用簇头,服务簇头和备用簇头互相监听,当服务簇头出现故障时由备用簇头接管服务簇头所有的业务,保证网络的可靠性。实验证明:该算法在网络连通性和保证网络的平均无故障时间方面都有一定的优化,一定程度上增强了网络的可靠性。

基于簇头选举和节点位置优化的WSN分簇路由算法

针对分簇路由协议稳定期和半数存活节点期过短,以及存在簇头选举不稳定和出现零簇头情况等问题进行改进,提出了一种基于簇头选举和节点位置优化的分簇路由算法。通过改进簇头选举流程,修改候选簇头节点集合的更新策略来保障簇头选举的稳定性。增加节点与基站的距离和节点与簇头的距离2个参数作为阈值调节因子,调节节点当选簇头的概率以均衡网络能耗延长稳定期和半数存活节点期。仿真结果表明,该算法能够保障每一轮选举出最佳数量的簇头并且避免零簇头情况的出现,同时在网络寿命上能有效延长无线传感器网络(WSN)的稳定期和半数节点死亡期。

基于优化簇头选举的WSN分簇路由协议研究

针对无线传感器网络分簇路由协议选举簇头数目的不稳定、稳定期和半数节点期过短、网络运作有效轮数少等问题,提出一种基于优化簇头选举的分簇路由协议.在簇头选举过程中,调整备选节点集合Gnode值的更新时间,同时引入节点初始能量和剩余能量、全网的初始能量和剩余能量、节点到基站的距离等因子修正阈值公式.仿真结果表明,该协议的整个网络生命周期在生成簇头稳定性、协议稳定期、半数存活节点期以及网络有效轮数等网络性能均得到了显著提高.

WSNs中一种基于阈值修正的多跳分簇路由算法

针对无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)中节点能耗不均及能量利用率低等问题,提出基于阈值修正的多跳分簇路由(Threshold Correction-based Multi-hop Clustering Routing,TCCR)。TCCR路由先依据网络区域面积、汇聚节点位置以及节点通信半径,计算分簇的数量。再根据节点能量因子、距离因子和节点密度因子构建簇头选择阈值函数。节点依据阈值函数竞选簇头。在簇间多跳路由阶段,利用簇头能量和相对距离计算簇头的适度因子,并选择具有最大适度因子的簇头构建簇间路由。仿真结果表明,相比于传统的LEACH路由,TCCR路由有效地推迟了死亡节点的出现,提升了数据传输效率。

基于多级能量阈值的簇头更新策略

簇路由是节省无线传感网络(WSNs)能量的有效策略。簇头的选择是簇路由的关键。然而,传统的簇路由是采用固定周期更新簇头,并没有考虑到簇头的剩余能量。为此,针对稳定簇头选择协议(SEP)进行改进,提出基于多级能量阈值的簇头更新策略,记为I-SEP。I-SEP路由考虑三类节点,这三类节点的初始能量不同。并针对三类节点的能量以及比例,计算它们成为簇头的概率和阈值。同时,每轮计算簇头的剩余能量,只有簇头剩余能量小于预定的阈值,才进行簇头更新,否则原来的簇头仍作为簇头,进而减少了更换簇头所带来的能耗。仿真结果表明,相比于SEP,提出的I-SEP路由有效地降低了能耗,延长了网络寿命。

LEACH算法的创新优化

为了使低功耗自适应集簇分层型协议(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)中簇头选举更加合理,网络生命周期更加长久,对低功耗自适应集簇分层型协议的内容进行了研究。分析了LEACH运行过程中传感器的能量消耗,并对LEACH簇头选举过程中阈值的计算进行了改进,增加了能量因素,提出了2种新型的阈值计算方法。最后,利用MATLAB仿真软件对LEACH算法和2种改进算法进行了仿真。仿真结果表明改进算法起到了理想的效果,延长了网络生命周期。