LEACH-REC算法的研究及实现

LEACH(低功耗自适应集簇分层协议)是无线传感器网络中常用的分簇路由算法。在LEACH算法的基础上,提出一种基于节点剩余能量和区域中心化的算法(LEACH-REC)。该算法从两个方面进行改进,在回合的建立阶段,根据节点的剩余能量和位置选择簇首;在数据传输阶段,将簇首分成不同的区域,某个区域的簇首节点根据weight(i,j)的值选择下一跳,直到数据传输到sink节点。模拟实验表明,对比LEACH和LEACH-ED,该算法(LEACH-REC)传感器网络的生命周期分别延长了600和400回合左右,网络的服务质量有明显的提高。

无线传感器网络路由协议LEACH的算法分析

基于LEACH路由算法,分析了无线传感器网络分簇路由机制,重点分析了LEACH及其两个改进算法LEACH-EI和LEACH-EA。用Matlab平台对LEACH算法和改进后的算法进行仿真分析,结果表明:改进后的算法在延长网络生命周期和减少能量消耗上比LEACH算法有了很大改善,LEACH-EI算法适用于比较小型的、且运行时间较短的网络,而LEACH-EA算法则适用于比较大型的网络。

一种能量高效的无线传感器网络改进LEACH协议

针对无线传感器网络(WSN)传统的层次聚类协议LEACH中的节点能量消耗速率快、网络生命周期短及通信能力弱等问题,提出了一种能量高效的改进LEACH协议(MOD-LEACH)。首先,全面兼顾节点剩余能量、邻居数量以及和基站间距离,求出节点作为簇头真实概率,借此优化簇头选举阈值。其次,节点按照簇头的能量、邻居数量和两者间距离,求出成本函数,从而科学判定簇头。最后,簇头根据与基站之间的距离通过单跳或者多跳方式和基站通信,以降低簇头能耗。仿真结果表明,MOD-LEACH协议性能比现有几种协议更优,该协议与LEACH、DEEC、H-LEACH相比,网络生命周期分别延长了61%、42.6%、14.2%,同时MOD-LEACH协议中基站接收的数据量相比其它三种协议也得到大幅提高。

LEACH协议簇头个数优化的研究

LEACH是一种无线传感网络路由协议,其进行本地随机循环选取簇头,并建立分簇减少发送数据量,实现网内节点间能量均匀分布,但并未考虑每轮中簇头个数是否满足最佳值。首先,为了避免选取的簇头数目过少或过多影响网络能量消耗,根据节点在建立阶段和稳定阶段能量消耗情况确定簇头最佳个数,且簇头采用单跳与多跳相结合的方式将消息发送到基站。其次,根据簇头最佳数目和节点剩余能量对节点本身产生的随机数进行优化,并结合节点与簇头距离,使选取的簇头更加合理。仿真结果表明,选取的簇头数在最佳范围内,可以节约网络能耗。

基于多因子与双簇头的LEACH优化算法

针对传感器节点自身能耗会影响网络生命周期的问题,提出基于多因子与双簇头的经典分簇算法低能耗自适应聚类层次协议(LEACH)优化算法。首先提出一种新的簇头评估阈值函数,通过加入距离控制因子和轮次能耗因子来判断节点能否成为簇头;其次设置成簇评估函数判断簇头所在簇群能否成簇,同时设置副簇头均衡簇头数据转发的能耗压力;最后在数据传输过程中通过加入权重因子综合选择中继节点,采用多跳方式完成信息交互。试验表明:笔者提出的算法相比于LEACH算法和LEACH-C算法,对网络能耗均衡和生命时长延长的效果都有明显提升。

传感器网络中一种基于节点平均能耗的分布式簇头选取算法

在分簇路由协议中,延长传感器网络的寿命在很大程度上依赖于簇头节点选择的合理性。通过对LEACH算法的改进,提出了一种基于传感器节点的每轮平均能量消耗的分布式簇头选取算法。算法在簇头选取时除了考虑节点轮流成为簇头的问题之外,同时还考虑了各节点平均每轮成簇及工作消耗的能量。仿真实验表明,新算法能比LEACH、DCHS等算法更有效地降低网络的能量消耗,均衡网络能耗水平,从而可进一步提高传感器网络的生命周期。

无线传感器网络低功耗自适应分簇协议

低功耗自适应分簇(LEACH)协议随机循环地选择群首节点将网络能耗平均分配到每个传感器节点中,但并没有考虑每个节点的剩余能量。为了避免能量较少节点因为当选为群首较快消耗能量而过早死亡,提出了一种LEACH-New节能算法,根据能量概率选取剩余能量较多的节点作为群首并确定最佳群首个数,群首收集数据并融合后采用单跳和多跳相结合的方式将数据转发给基站。这样解决了LEACH协议能量较少节点当选为群首和群首负载过重的问题,从而延长网络生存时间。仿真结果表明,改进后算法有效地减少了网络能量消耗,保证了网络负载的平衡。

无线传感器网络的能耗均衡策略研究

无线传感器网络中簇头的频繁更换导致大量能量用于发送成簇信息,从而大幅度降低网络性能。为此,提出多轮成簇算法(MRCA),通过改进轮模型减少簇头选举次数,利用辅助簇头分担主簇头的能量消耗,以均衡整个网络的能耗。仿真结果表明,与LEACH和HEED算法相比,MRCA能均衡网络能耗,延长网络生存周期。

基于智能计算的无线传感网络分簇算法

分析了经典的LEACH算法,包括簇的建立阶段与稳定通信阶段。针对LEACH算法选择簇头时具有概率性且分布不均匀的缺点,基于粒子群思想提出了一种确定最优簇头坐标的计算方法。同时针对LEACH算法需要轮回更换簇头的缺点,设计了辅助簇头并且延长了每轮的持续时间,并且给出了辅助簇头产生的计算方法。经过MATLAB仿真表明,改进算法的网络能耗低于LEACH算法,有效地延长了网络的生命周期。

一种应用于民航桥载设备监控网络的路由协议

针对LEACH协议在民航桥载设备无线传感器监控网络应用中暴露出数据吞吐量小、节点能耗高及网络生命周期短的问题,提出对无线监控网络所采用LEACH协议的簇头选举和成簇机制进行改进,改进算法主要把节点当前能量和节点到基站的距离作为簇头选举阈值公式的参考因子,以及在成簇阶段引进基于路径权重值的成簇机制,使形成的簇更有利于整个监控网络性能的提升。最后利用Matlab软件对桥载设备监控网络建模仿真,结果表明,改进算法在桥载设备监控网络的数据吞吐量、生命周期以及能耗方面较原系统路由协议均具有优越性。