leach算法matlab仿真及其改进

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1、实用标准文案LEACH算法MATLAB仿真及其改进1.LEACH原理LEACH协议，全称是“低功耗自适应集簇分层型协议”(LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)，是一种无线传感器网络路由协议。基于LEACH协议的算法，称为LEACH算法。LEACH是MIT的Chandrakasan等人为无线传感器网络设计的低功耗自适应聚类路由算法。与一般的平面多跳路由协议和静态聚类算法相比,LEACH可以将网络生命周期延长15%,主要通过随机选择聚类首领,平均分担中继通信业务来实现。LEACH定义了“轮”(ro

2、und)的概念,一轮由初始化和稳定工作两个阶段组成。为了避免额外的处理开销,稳定态一般持续相对较长的时间。在初始化阶段,聚类首领是通过下面的机制产生的。传感器节点生成0,1之间的随机数,如果大于阈值T,则选该节点为聚类首领T的计算方法如下：（1）其中p为节点中成为聚类首领的百分数,r是当前的轮数。当簇头选定之后，簇头节点主动向网络中节点广播自己成为簇头的消息。接收到此消息的节点，依据接收信号的强度，选择它所要加入的簇，并发消息通知相应的簇头。基于时分多址(TimeDivisionMultipleAddress，简称TDMA)的方式

3、，簇头节点为其中的每个成员分配通信时隙，并以广播的形式通知所有的簇内节点。这样保证了簇内每个节点在指定的传输时隙进行数据传输，而在其他时间进入休眠状态，减少了能量消耗。在稳定工作阶段，节点持续采集监测数据，在自身传输时隙到来时把监测数据传给簇头节点，簇头节点对接收到数据进行融合处理之后，发送到Sink节点，这是一种减小通信业务量的合理工作模式。持续一段时间以后，整个网络进入下一轮工作周期，重新选择簇头节点。LEACH协议采用动态转换簇头的方法来平均网络节点的能量消耗，使因能量耗尽而失效的节点呈随机分布状态，因而与一般的多跳路由协议

4、和静态簇算法相比，LEACH可以将网络生命周期延长15%。但是LEACH协议在每轮固定簇头节点后在划分簇的过程中，簇头节点开销较大。并且簇头节点的选择无法达到最优，有可能簇头节点位于网络的边缘或者几个簇头节点相邻，某些节点不得不传输较远的距离来与簇头通信，这就导致了大量能量消耗。而且LEACH协议所有簇头节点直接与Sink节点通信，采用连续数据发送模式和单精彩文档实用标准文案跳路径选择模式，使得每轮中簇头节点能耗巨大，因此不适合在大规模的传感器网络中应用。1.仿真结果我们在MATLAB编程环境中首先产生一个100×100的区域，并

5、在其内部随机生成一个含有100个节点（坐标不同）的连通图。假设每个节点在网络形成前已知需要传感的数据类型，且能检测到出现在其检测范围内的事件。设普通节点初始初始能量为０.５mJ。ｒ＝２０００既进行2000轮实验。图1.初始节点精彩文档实用标准文案图2.存活节点图图3.剩余能量图精彩文档实用标准文案图5.剩余节点1.ｌｅａｃｈ优点1为了减少传送到汇聚节点的信息数量，簇首节点负责融合来自蔟内不同源节点所产生的数据，并将融合后的数据发送到汇聚点。2LEACH采用基于TDMA/CDMA的MAC层机制来减少蔟内和蔟间的冲突。3由于数据采集是

6、集中的和周期性的，因此该协议非常适合于要求连续监控的应用系统。4对于终端使用者来说，由于它并不需要立即得到所有的数据，因此协议不需要周期性的传输数据，这样可以达到限制传感器节点能量消耗的目的。5在给定的时间间隔后，协议重新选举簇首节点，以保证无线传感器网络获取统一的能量分布。尽管LEACH能够提高网络的生存时间，但是协议所使用的假设条件仍存在着一些值得讨论的问题。2.ｌｅａｃｈ缺点(1)由于LEACH假定所有节点能够与汇聚节点直接通信，并且每个节点都具备支持不同MAC协议的计算能力，因此该协议不适合在大规模的无线传感器网络中应用。

7、(2)精彩文档实用标准文案协议没有说明簇头节点的数目怎么分布才能及于整个网络。因此，很可能出现被选的簇首节点集中在网络某一区域的现象，这样就会使得一些节点的周围没有任何簇头节点，从而导致网络能耗分布不均匀。(3)LEACH假设第一轮的簇头轮选中所有的节点拥有相同的能量，并且每个簇头节点都消耗大致相同的能量。因此，协议不适用于节点能量不均衡的网络。(4)节点经过簇头选举成为簇头后发布广播消息告知其他节点。其他节点根据与簇头节点的距离选择加入哪个簇。1.改进方法经典的聚类协议假定所有的节点都配备了相同数量的能量，因此，他们不能充分利用

8、节点异质性的存在。SEP协议，该协议可以延长第一个节点的死亡时间（也就是稳定期）。稳定期的延长对于许多应用程序是至关重要的，因为它们从传感器网络的反馈要求必须是可靠的。为了延长稳定期，SEP协议试图维持均衡的能源消耗。直观上，SEP协议高级节点（初