LEACH协议簇头

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1、《单片机原理与接口技术》期中论文论文题目LEACH协议簇头选择算法的改进姓名学号学院电气工程学院专业班级2008级通信工程15目录引言31LEACH协议41.1LEACH协议介绍41.2LEACH协议的能量损耗模型61.3LEACH的不足在于：61.4LEACH协议的优化61.4.1基本思想61.4.2改进细节72簇头选择算法的改进LEACH-H82.1簇头初选82.2簇头调整过程93仿真结果114仿真分析115结束语13参考文献1415EACH协议簇头选择算法的改进专业：通信工程姓名：马进虎摘要LEACH协议存在簇头节点个数和位置分布不稳定的现象。在改进的LEACH-H协议在

2、簇头节点的选举过程中,充分考虑了簇头节点剩余能量因素,设定了簇头的能量阀值,防止了低能量的节点成为簇头。在此基础上引进簇头调整过程,该过程通过排除紧密邻居簇头和增加必要的簇头,在一定程度上解决了LEACH协议存在的问题,从而达到均衡网络能量消耗,延长生存期的目的。网络仿真证明了新算法的可行性，具有更高的能量使用率和更长的生存时间。关键词WSN;LEACH;簇头选择;LEACH—MAbstractInLEACH,thenumberandthelocationsofcluster-headsarebothunstable.Inordertoavoidlowenergycluster

3、-head,intheprocessofcluster-headelecting,LEACH-Htakesremainingenergyintoconsideration,designsenergythresholdofcluster-head.Acluster-headadjustingphaseisdevised,whichcaneliminatecloseneighborcluster-headsandnecessarilyaddcluster-heads.Thisphasewillsolvetheaboveproblemstoacertainextent,attaint

4、heloadequilibriumandfurtherlengthenthenetworklifetime.Thesimulationresultsshowthatthenewalgorithmisfeasible，higherenergyusageandlongersurvivaltime.Keywords　WSN;LEACH;selectingcluster-heads;LEACH-M15引言LEACH(Low-EnergyAdaptiveClusteringHierarchy)协议是无线传感器网络层次型自适应成簇路由协议。它将传感器网络节点划分成“簇”,并引入了“轮”的概

5、念,各节点独立地按照概率随机决定自己是否做“簇头”,通过周期性的簇头选举和网络重组过程,避免了簇头节点能耗过大,平衡了网络负载,大大节约了通信过程中的能量消耗。另外,簇头节点在处理数据的时候用到了数据融合技术和数据压缩技术,使得传输的数据量大大减小。因而与一般的多跳协议或者静态成簇算法相比,LEACH可以将网络的生命周期延长15%。然而,LEACH选簇首的方法常常呈现不稳定状态,即在一次实现中会出现簇首个数远远偏离期望值和分布位置集中在网络覆盖区域一侧的现象。本文对簇头选择算法进行改进,提出了新的协议LEACH—H。1LEACH协议1.1LEACH协议介绍LEACH协议的每一轮

6、可分成簇建立和稳定数据传输2个阶段。在簇建立阶段,各节点自主地运行簇头选举算法以确定自己是否成为簇头节点。成为簇头的节点向周围节点广播信息,其他节点根据接收到的广播信息的强度来选择它所要加入的簇,并告知相应的簇头。在稳定数据传输阶段,簇内节点把数据发送给簇头,簇头进行数据融合并把结果以一跳通信方式发送给sink15节点。簇头需要完成数据融合、与汇聚节点通信等任务,能量消耗较大。因此,每一轮结束要按照上述方法重新选择簇头,以平均分担中继通信业务来均衡能量消耗。LEACH的簇头选举算法是分布式的算法,没有任何中心节点控制选举或对选举进行协调。每个节点独立自主地决定是否成为簇头。选举

7、时,节点产生一个0～1之间的随机数,若该随机数小于阀值T(n),则发布自己是簇头的公告消息。T(n)的公式为:式中,p为簇头节点在传感器网络所有节点中所占百分比的期望值;r为当前选举的轮数;G是在最近1/p轮中没有当选过簇头的节点集合。通过该算法,每个节点都会在1/p轮中当选一次簇头节点。通过研究发现LEACH选簇首的方法无论从数量上还是分布的位置上都常常呈现不稳定状态。当簇首个数太少时,失去分层的意义;当簇首个数太多时,由于簇首要直接与远端的sink节点通信,发射功率较大,会导致整个网络能