SRN-LEACH: an energy-efficient leach protocol with random number stabilisation for WSNs

The power supplies of wireless sensor networks (WSNs) are not replaceable orrechargeable forsensors. For reducing the communication protocols’ impact onthe sensor network’s energy dissipation,various protocols or mechanisms havebeen proposed. Therefore, this article proposesa stable random number-basedLEACH protocol to stabilize the random number generation toimprove the CHselection efficiency. The wireless sensor network’s average node energy (ANE)ismultiplied by the random number that relies on the nodes’ energy. A nodegrade algorithm(NGA) based relay selection is introduced for inter andintracluster communication for energy efficiencyenhancement. The proposed NGA calculates the grade of a node using residual energy,distance from CHs,and its traffic parameters. Based on the simulation results, the proposedSRN-LEACH protocol shows superior performance as compared to existing protocolsincludingreduced energy dissipation, improved communication quality, andNLT. The proposed methodattains a minimum average delay of 0.136ms, 0.95% PDR, 148kbps TP rate, and 98% NLT.

基于遗传算法和蚁群算法的LEACH改进协议

针对无线传感器网络低功耗自适应集簇分层(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy,LEACH)路由协议因能耗不均衡导致节点过早死亡的问题,提出了一种基于遗传算法和蚁群算法改进的LEACH路由协议。在分簇阶段,通过遗传算法选举合理的簇头节点并根据节点的分布划分簇群;在数据传输阶段,通过蚁群算法使簇头节点尽可能选择能量充足且距离较短的路径进行数据传输。仿真结果表明,与传统的分簇路由协议LEACH和LEACH-C相比,改进算法可以使网络的能量消耗更加均衡,并延长网络的生命周期。

无线传感器网络LEACH协议的改进

为提高经典LEACH路由协议的功能表现,解决因选取过程中簇头节点过于集中带来的相关问题,对LEACH协议中簇首的选取以及簇首到基站的通信进行优化。从原理上详细分析LEACH的算法原理,并在此基础上提出改进的LEACH路由算法。改进算法在簇首选取过程中考虑节点的剩余能量和空间位置,在数据稳定传输阶段采用多跳方式传递数据。通过MATLAB进行仿真实验,结果显示改进后的LEACH算法有助于减少节点的能量消耗,延长了网络节点的生命周期。

基于最优簇头数的LEACH改进算法研究

在LEACH协议的基础上,计算出最优簇头数,并使用数学期望值法计算得到簇头节点与普通节点之间最佳距离。仿真结果表明,改进后的LEACH协议降低了网络能耗,增长了网络存活时间,增加了数据发送总量。

基于簇头节点能量均衡选择的LEACH优化算法

针对无线传感网络中LEACH协议在进行簇头节点选择时能量消耗过快导致的生存周期短、数据吞吐量低等问题,提出了一种基于簇头节点能量均衡选择的LEACH优化算法。该算法选取WSNs中剩余能量高的普通节点作为簇头节点,同时考虑普通节点与簇头节点、簇头节点与基站之间的距离,以及所有节点的剩余能量和平均能量等因素来选择通信方式和传输路径。通过MATLAB工具,对提出的算法进行了仿真实验。结果表明,在100 m×100 m的小面积监测区域和200 m×200 m的大面积监测区域内,与LEACH、DEEC、IMP-LEACH算法相比,该算法降低了WSNs中节点的能量消耗,延长了生存周期,同时提高了数据吞吐量。

AZR-LEACH: An Energy Efficient Routing Protocol for Wireless Sensor Networks

Reducing the energy consumption of available resources is still a problem to be solved in Wireless Sensor Networks (WSNs). Many types of existing routing protocols are developed to save power consumption. In these protocols, cluster-based routing protocols are found to be more energy efficient. A cluster head is selected to aggregate the data received from root nodes and forwards these data to the base station in cluster-based routing. The selection of cluster heads should be efficient to save energy. In our proposed protocol, we use static clustering for the efficient selection of cluster heads. The proposed routing protocol works efficiently in large as well as small areas. For an optimal number of cluster head selection we divide a large sensor field into rectangular clusters. Then these rectangular clusters are further grouped into zones for efficient communication between cluster heads and a base station. We perform MATLAB simulations to observe the network stability, throughput, energy consumption, network lifetime and the number of cluster heads. Our proposed routing protocol outperforms in large areas in comparison with the LEACH, MH-LEACH, and SEP routing protocols.

无线传感器网络路由协议LEACH的研究与改进

无线传感器网络(WSN)数据传输离不开路由协议,路由协议是其组网的基础.由于WSN是一种资源受限网络,尤其是能量的受限,因此路由协议必须维持较小的路由信息并尽可能的减少能耗.文中从其体系结构、协议栈、网络层次等几个方面分析介绍了无线传感器网络,在对传感器网络路由协议作了充分了解的基础上深入研究了经典的聚类路由算法——LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy),提出了对它的改进方案并用OPNET对改进前后的算法进行了仿真比较.仿真结果证明了改进后算法的有效性,并且在能耗和网络生存时间上比LEACH有了提高.

一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议

为了均衡无线传感器网络的能量消耗,延长网络的生存时间,在研究几种基于均匀分簇和非均匀分簇的路由协议基础上,提出一种基于LEACH协议改进的簇间多跳路由协议。该协议引入能量因子和距离因子修正了LEACH协议的阈值函数。在簇间通信过程,簇头节点与Sink节点之间采用多跳通信方式,簇头与簇头之间形成一条通向Sink节点的优化路径。实验结果表明,相比于LEACH协议和EEUC协议,本文提出的新协议能够有效的均衡网络的能量消耗,延长无线传感器网络的寿命。

基于节点信任的LEACH协议簇头选举改进算法

针对LEACH协议在选举簇头时没有考虑到节点的信任值和节点的剩余能量,提出了一种新的簇头选举改进算法,即在数据传输阶段同时计算节点的信任值,为下一轮选举簇头节点作参考,从而在相对延长了网络寿命的同时确保了数据的可靠性,加强了网络的安全。由于在计算节点的信任值过程中已包含节点,故不需要额外考虑节点的剩余能量。仿真结果表明,改进后的算法不仅在网络寿命上要优于LEACH算法,同时在安全性能分析上也优于LEACH协议。

基于LEACH协议的助理簇头分簇算法

基于LEACH协议,提出助理簇头分簇算法。该算法能在无线传感器网络中根据簇头节点所处的地理位置、剩余能量及簇内成员节点数目,动态决定是否需要在簇内产生助理簇头,并在需要产生助理簇头的簇内选择合适的节点,从而减少簇头通信能耗,同时解决某些簇头与基站的通信问题。仿真结果表明,该算法能有效降低网络能耗、延长网络生存时间。

一种基于遗传算法的无线传感器网络LEACH路由协议的改进算法

针对LEACH协议存在的簇首数目与最优簇数目不一致,随机选择簇首,未考虑节点剩余能量、节点位置和节点密集度等问题,提出了一种基于遗传算法的新型路由算法LEACH-GEC,算法首先利用最优簇数目与遗传算法的结合对网络节点进行分簇,然后利用节点剩余能量、距簇内质心的距离、节点覆盖度和共享密钥数目等约束条件来选择簇首.仿真表明:改进后的路由算法较LEACH协议分簇更均匀,簇首选取更合理,有效延长了网络寿命,同时还可以确保簇内通信的安全性.

基于LEACH协议的簇头选举改进算法

以减小LEACH协议簇形成过程中的能量消耗为目的,提出一种改进的簇头选举算法LEACH-ECHC。当所有簇头的剩余能量最小值小于某个阈值时,进行全网选举;当簇头能量小于该簇剩余能量的平均值时,进行簇内选举,并对簇头产生的阈值进行优化。仿真结果显示,LEACH-ECHC算法有更高的能量有效性,可以延长网络寿命,使节点能耗更均衡。

基于LEACH协议的簇头多跳(LEACH-M)算法

为了延长网络的生存时间,需要设计能量有效的协议,适应传感器网络的特点。成簇算法是传感器网络中减少能量消耗的一种关键技术,它能够增强网络的扩展性和延长网络的生存时间。早先提出的LEACH协议是无线传感网中的低功耗自适应分层路由算法,但节点通过一跳通信将数据传送给簇头,簇头也通过一跳通信将聚合后的数据传送给基站,这样会造成簇头节点负载过重,在LEACH协议中引入簇头多跳算法,使得簇头之间形成一个多跳的最优路径通向基站,从而减少了簇头节点能量的消耗,延长了传感网的寿命。实验表明此方法行之有效。

WSN中LEACH路由协议簇头数优化研究

基于簇的LEACH路由协议在大规模无线传感器网络中有着良好的适应性,但在具体的网络分簇过程中由于每轮选择簇头节点时并没有考虑簇头节点的数量从而造成被选簇头节点的数量过多或过少,导致传感器节点因为不必要的数据融合或数据传输距离过长而消耗过多的能量,缩短了整个网络的寿命。为克服这些问题,提出了一种优化簇头数的方法,计算出一个区域内最佳的簇头数范围,通过控制簇头的数量来改善网络的性能。仿真结果证明该算法能够提高网络的整体性能,延长网络的生存时间。

无线传感器网络中一种基于改进的LEACH协议的数据收集方案

在传统的LEACH分簇协议的基础上进行改进,引入了节点剩余能量以及节点当选簇头次数两个影响因素,使得分簇更为理想。并针对无线传感器网络中传统的数据收集方法需要节点将数据经过多跳转发出去以及部分节点由于转发其他节点的数据而使能量快速耗尽的情况,提出一种在无线传感器网络中引入移动sink,并让其沿着规划好的最优路径移动从而进行数据收集的策略DCST。DCST在以改进的LEACH协议对WSN进行分簇的基础上,利用蚁群算法寻找出连接所有簇头的最优路径,使移动sink沿着此路径移动并进行数据收集。并对移动sink的移动速度进行了优化对比,得出了理想的移动速度。仿真结果表明,相比传统的Leach算法以及其他改良算法,改进的LEACH协议以及DCST能更好地扩展网络的循环轮数,节省整个网络的能耗。

基于权重的NPCHS-Leach协议簇头选取策略优化研究

Leach协议的提出很大程度上延长了网络的生命周期,但簇头的选取并未考虑当前节点剩余能量和节点分布情况,导致网络能量消耗不平衡。改进的簇头选择协议NCHS-Leach（Novel Cluster Head Selecting Leach）存在没有考虑节点当选簇头次数以及节点距离基站的距离等问题。据此,该文提出了改进协议—基于权值的簇头选取NPCHS-Leach（Novel Power Clus-ter Head Selecting Leach）协议,在选取簇头节点时综合考虑节点的剩余能量、距离、节点成为簇头的次数以及侦听密度,优化簇头节点选取策略延长网络生命周期。通过MATLAB工具软件随机建立的网络拓扑模拟NPCHS-Leach协议、Leach协议以及NCHS-Leach协议的运行,其仿真结果表明该协议比NCHS-Leach协议延长网络生命周期40~50%。

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。

基于LEACH协议的能耗均衡路由算法

分析LEACH协议,指出其在簇头选择、簇头与基站通信方面存在的不足。针对上述问题,以均衡能耗和节省能量为出发点,结合LEACH-C的特点及Dijkstra算法对LEACH协议进行改进,提出LEACH-EB协议。仿真结果表明,LEACH-EB协议能有效节省能量,均衡能量消耗,延长网络生命周期。

一种应用于煤矿井下LEACH路由协议的改进

介绍感知矿山物联网的建设目的;分析了LEACH协议应用于煤矿井下的优势及不足。针对煤矿井下的特殊地理环境,分析了LEACH协议应用于煤矿井下形成的"热区"问题的原因,从而得出网络总能耗和传感器网络生命周期在煤矿井下的重要性。在此基础上,提出了适合于煤矿井下的LEACH—I协议。通过Matlab仿真,LEACH—I协议在网络总能耗和传感器网络生命周期等性能优于LEACH,更适合应用于煤矿井下。

一种基于LEACH的改进WSN路由算法

针对无线传感器网络中网络能量损耗不均的问题,提出了一种基于LEACH的改进节能路由协议LEACH-PSOC。本文针对LEACH算法中的簇首选举方法进行了改进,首先利用粒子群算法良好的收敛性和全局优化能力将整个网络区域合理分割成多个子区域,然后在子区域内通过考虑节点剩余能量的因素进而选举出簇首。实验结果表明:与经典路由协议LEACH相比,该协议能够更加有效的平衡网络负载,提高了能量的利用率,延长了网络的生命周期。