LEACH算法仿真结果

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LEACH算法仿真结果

仿真一：在100*100的区域内随机生成100个节点（matlab仿真代码： clear;xm=100;%x轴范围ym=100;%y轴范围sink.x=0.5*xm;%基站x轴 50sink.y=0.5*ym;%基站y轴 50n=100;E0=0.02;for i=1:1:nS(i).xd=rand(1,1)*xm;S(i).yd=rand(1,1)*ym;S(i).G=0;%每一周期结束此变量为0S(i).E=E0;%设置初始能量为E0S(i).type='N';%节点类型为普通plot(S(i).xd,S(i).yd,'o');hold on;end%设置SINK节点的坐标S(n+1).xd=sink.x;S(n+1).yd=sink.y;plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'*');%绘制基站节点仿真结果图片：（‘O’代表随机散布的节点，‘*’代表SINK节点）仿真二：LEACH 分簇效果图（matlab 代码见附件）仿真结果：(p=0.1) 1、簇头个数14.01020304050607080901002、簇头个数：113、簇头个数：1201020304050607080901004、簇头个数：10102030405060708090100(p=0.05) 1、簇头=61020304050607080901002、簇头=73、簇头=124、簇头=81020304050607080901005、0102030405060708090100102030405060708090100xyLEACH 分簇算法成簇效果图仿真三：LEACH 分簇算法第一个节点死亡的轮数10203040506070809010001020304050607080901001020304050607080901000102030405060708090100第一死亡节点出现的分布及轮数xy0102030405060708090100xy经过matlab 仿真，LEACH 分簇算法在第一个节点死亡时，已经运行的轮数分别为： 122、143、125、149、122、72．仿真四：20%的节点死亡时分布及轮数1、yx 2、yxy0102030405060708090100x轮数：196、207、205、181.。

无线传感器网络LEACH算法改进及其仿真

ｂｙｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｔｈｅｎｏｄｅ’ Ｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｙｇａｎｄｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｄｅｇｒｅｅ．ＴｈｅｒｅａｒｅｍａｉｎｌｙｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｆｒｏｍｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＬＥＡＣＨ：１１ＬＥＡＣＨ —ＥＣｗｉｌｌｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｎｏｄｅ’ Ｓｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｇｙａｔａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔｐｈａｓｅｔｈａｔｈａｓｍ￣ｉｍｕｍｏｆｅｎｅｒｇｙａｓｔｈｅｃｌｕｓｔｅｉｎｒｇｈｅａｄｎｏｄｅ．２１ＬＥＡＣＨ —ＥＣｗｉｌｌｃｏｎｓｉｄｅｒｔｈｅｎｏｄｅ ’ Ｓｇｅｏｒａｇｐｈｉｃｐｅｉｍｅｒｔｅｒａｔａｄｖｅｔｉｒｓｅｍｅｎｔｐｈａｓｅｔｈａｔｈａｓｍ￣ｉｍｕｍｏｆｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄｄｅｒｅｇｅａｓｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｈｅａｄｎｏｄｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｏｐｒｏｌｏｎｇｅｆｆｅｅｔｉｖｌｙｔｈｅｌｉｆｅｔｉｍｅｏｆｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｌｏｗｅｎｅｒｇｙａｄａｐｔｉｖｅ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｈｉｅｒａｒｃｈｙａｌｇｏｉｒｔｈｍ

基于LEACH路由的分簇算法研究

• 73•作为无线传感器网络的重要技术，WSN 路由协议是学术研究的热门话题。

LEACH 协议作为典型的的分簇算法它有很多的优点，但也有不足之处。

本文首先分析了原始的LEACH 算法。

缺点是没有考虑节点的剩余能量和位置。

在本文中，改进了缺陷，并将剩余的能量添加到考虑标准中，并且还增加了簇头之间的距离以避免形成热区域和簇头分布太密集。

通过Matlab 仿真，验证了改进的LEACH 算法可以使簇头分布更均匀，更能节省能耗，提高了网络生命周期。

1 LEACH协议LEACH （Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy ）全称是“低能耗自适应分簇型路由算法”，它是一种基于LEACH 协议的算法，因此被称作LEACH 算法，它作为层次型分簇路由算法，是无线传感器中很典型的代表（柳丽娜，无线传感器网络中LEACH 算法的研究和改进：吉林大学，2012）。

第一步，节点的初始化；第二步，选出网络中的簇头节点；第三步，正常部分成为簇头之后的初始化（基站的初始化，公共传感器节点的能量等），属于网络的建立阶段，并且选择簇头是在随机过程中生成的。

然后网络稳定来进行数据传输。

这属于一个循环，然后来回循环直到能量耗尽。

其中在选择簇头的过程中，首先会产生0到1的随机数值，如果产生的此数值比T(n)大，那么该节点就被选为簇首，T(n)就作为能否当选为簇头的标准。

T(n)的表达式为：（1）其中：P 是选举的簇头比例；r 是此时正在进行的轮数；G 是此时还没当选簇头的节点集合。

2 LEACH协议不足在分析了经典的LEACH 分簇算法过程中，虽然优点很多，但也存在一些缺点（唐甲东，蔡明，无线传感器网络路由协议研究-LEACH 路由协议的改进：计算机工程，2013）：（1）簇头很容易产生在一些能量很低的节点上，从而会大大降低网络的寿命。

（2）簇头节点分布不均匀，有些过于集中，因此能量不能达到均衡状态。

LEACH算法讲解

LEACH算法讲解LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)算法是⼀种⾃适应分簇拓扑算法，它的执⾏过程是周期性的，其中定义了“轮”(round)的概念来实现周期性。

每轮循环分为族的建⽴阶段和稳定的数据通信阶段。

1、在簇的建⽴阶段，相邻节点动态地形成簇，随机产⽣簇头；2、在数据通信阶段，簇内节点把数据发送给簇头，簇头进⾏数据融合并把结果发送给汇聚节点。

由于族头需要完成数据融合、与汇聚节点通信等⼯作，所以能量消耗⼤。

LEACH算法能够保证各节点等概率地担任簇头，使得⽹络中的节点相对均衡地消耗能量。

1、簇头选举⽅法LEACH算法选举簇头的过程如下：节点产⽣⼀个0~1之间的随机数，如果这个数⼩于阀值T（n），则发布⾃⼰是簇头的公告消息。

在每轮循环中，如果节点已经当选过簇头，则把T(n)设置为0，这样该节点不会再次当选为簇头。

对于未当选过簇头的节点，则将以T（n）的概率当选；随着当选过簇头的节点数⽬增加，剩余节点当选簇头的阀值T（n)随之增⼤，节点产⽣⼩于T（n)的随机数的概率随之增⼤，所以节点当选簇头的概率增⼤。

当只剩下⼀个节点未当选时，T(n）=1，表⽰这个节点⼀定当选。

T（n)可表⽰为：其中，P是簇头数量占全部节点数量的百分⽐（⼀般会设为⼀个固定值，如 0.05 ），r是选举轮数，r mod (1/P)代表这⼀轮循环中当选过簇头的节点个数，G是在最后1/P轮中没有成为簇头的节点集。

2、数据通信当簇头选定之后，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(Time Division Multiple Address，简称TDMA)的⽅式，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。

LEACH协议的改进与仿真研究

文章编号:100721385(2008)022*******LEACH 协议的改进与仿真研究王琳霖1　李曰沈2　田　丰1(11沈阳航空工业学院,辽宁沈阳　110034;21沈阳通盛交通设施标牌厂,辽宁沈阳　110044)摘　要:无线传感器网络由能量受限的节点组成,高效节能的路由算法是路由设计的关键问题。

在LE ACH 算法的基础上,提出了一种新的分簇式路由策略,从簇头个数的确定、簇头选举方法对LE ACH 算法进行了改进,数据传输方式允许采用多跳方式与基站节点通信,仿真结果表明该算法具有降低网络能耗、延长网络生命周期的优点。

关键词:无线传感器网络;分簇路由;簇头;多跳中图分类号:T N915文献标识码:A 无线传感器网络(w ireless sensor net work,简称W S N )[1]是一种新的信息获取和处理模式,具有自组织、动态性、无中心、硬件资源有限、电源容量有限等特点。

基于这些特点,无线传感器网络也面临着一系列问题,因此如何有效地使用能量降低能耗,最大化网络生命周期成为无线传感器网络研究的重点之一。

传感器网络中,网络层的路由技术对W S N 的性能有着极其重要的影响。

随着W S N 研究的发展,许多适合不同网络环境的路由协议陆续出现,分簇路由协议具有拓扑管理方便、能量利用高效、数据融合简单等优点[2][3],成为当前重点研究的路由技术。

以网络的拓扑结构为基础的分簇路由协议,网络被划分为簇,每个簇由一个簇头和多个簇内成员组成,低一级网络的簇头是高一级网络中的簇内成员,由最高层的簇头与基站通信,如图1所示。

图1　分簇路由协议拓扑结构收稿日期22作者简介王琳霖(2),女,山东济南人,助工在每个簇内,根据一定的机制算法,协调成员节点之间的工作,簇内成员节点将数据信息发送到簇头,簇头负责簇内信息的收集和数据的融合处理以及簇间转发,最后发送至基站B S 完成通信。

本文提出了一种基于LEACH 低功耗自适应分层路由算法的改进策略,通过改变簇头选举策略并采用多跳算法BEM 达到提高网络生命周期的目的。

无线传感器网络LEACH算法的改进与仿真

ｔｉｐｐｒｗｅａａｙｅｔｅｏｅａｉｇｐｎｉｌｆＬＡＣｐｏｏｏｎｒｓｎｎｉｒｖｄａｇｒｈ，ｉｈｔｋｓｉｔｃｏｎｈｒｔｃｌＳｈｓａｅｎｌｚｈｐｒｔｒｃｐｅｏＥＨｒｔｃｌａｄｐｅｅｔｍｐｏｅｌｏｉｍｗｈｃａｅｎｏａｃｕｔｔｅｐｏｏｏ ’ ｎｉａｔ
ｐｒｍｅｅｓｃｎｉｅｎｔｅｒａｄｏｉｉｎｉｃｍｓａｅｆｔｅｏｅａａｔｒｏｓｄｒｇｈｅｎｅｇｉｙｎｐｓｔｏｃｒｕｔｎｃｏｈｎｄｓ，ｈｎｅｈｎｄｗｉｈｅｃｔｅｏｅｔｈｉｈｒｒｄｍｉａｃｉｃｍｐｅｎｓｖｇｅｐｅｏｎｎｅｎｏｒｈｅｉｅ
ｐｒｒｎｅｉｓｌｃｅｏｂｈｌｓｅｅｄＳｍｕａｉｎｒｓｌｅｎｔａｅｔａｅｉｒｖｄａｇｒｔｍｕｐｒｏｍｓｔｅＬｅｏｍａｃｓｅｅｔｄｔｅｔｅｃｕｔｒｈａ．ｉｌｔｅｕｔｄｍｏｓｒｔｈｔｔｍｐｏｅｌｏｈｏｔｅｆｒｈＥＡＣｒｔｃｌｎｆｏｓｈｉＨｐｏｏｏｉ
ｐｒｏｍａｅｆｅｅｇｅｕｃｉｎ，ｅｗｏｋｌｆｔｍｅｐｏｏｇｔｏｎｄｍｏｔｒｎｏｅａｅａｓｒｎｅ，ｔ．ｅｒｎｃｓｏｎｒｙｒｄｔｏｎｔｒｉｅｉｒｌｎａｉｎａｎｉｏｇｃｖｒｇｓｕａｃｅｃｆｉ

[课件]NS2网络模拟简介以及MTE、LEACH、LEACH-C协议仿真PPT

NS2的总体系结构

NS2的目录结构
ns-2.34:存放C++代码的地方； ns-2.34\tcl:存放OTcl代码的地方； Ns-2.34\tcl\lib:存放与组件（agent, node, link, packet, address, routing ）实现有关的OTcl代码；在此目录下，有以下几个文件：ns-lib.tcl: Simulator 类定义与成员函数实现，如 run，simplexlink，flush-trace等；ns-default.tcl ：各种网络组件配置的缺省值。 ns-2.34\tcl\ex, ns-2.34\tcl\test: 存放一些例子脚本文件和验证结果。

NS2的部分类结构

分类器——classifier是Ns-2基本网络组件的一个大类。它的基本派生类有地址分类器（AddrClassifier）和多播分类器（McastClassifier）等。基于分类器的基本网络组件具有1个或多个可能的数据输出路径，属于交换（Switch）设备（对应来说，连接器Connector只有一个数据的输出路径）。拓扑结点（Node）是由一个结点入口对象和若干个分类器（Classifier）组成的一个符合对象。
节点存活率

节点能量消耗

数据包发送量
仿真后生成 x.data,x.alive,x.energy等文件（x对应的为协议名称），分别对应的为各个协议的数据包传送个数，节点生存情况和节点能量消耗，用awk语言编写程序，提取数据进行分析在Cygwin中用gnuplot 作出分析结果曲线

节点分布拓扑图（基站位置（0，0））

LEACH模型

无线传感器网络能耗均衡LEACH路由算法

中图分类号：ＴＰ３１５
路由协议
数据融合
能耗均衡

簇头选取
文献标志码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒａｎｄｏｍｎｅｓｓａｎｄｕｎｅｖｅｎｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｏｆｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｎｏｄｅｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｃｌａｓｓｉｃａｌＬＥＡＣＨ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＬＥＡＣＨａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｄｅｓｉｎｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｆｏｕｒｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｉ．ｅ．，ｎｏｄｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｙ，ｎｇｏｄｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｎｅｔｗｏｒｋａｖｅｒａｇｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｙｇａｎｄｎｅｔｗｏｒｋａｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｐｅｅｄ。ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｎｏｄｅｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ｔｈｕｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｓｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｌｇａｏｒｉｔｈｍｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｃｅｒｔａｉｎｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｅｓ１４．７％．ａｎｄｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｃｙｃｌｅｅｘｔｅｎｄｓ１７．３％．

无线传感器LEACH算法的优化及仿真

ｔｅｗｒｌｓｅｓｒｅｏｋ（Ｎ）ｎｉｐｏｅＥＣｕｉｇｌｓｒｇａｏｉｍ（— ＥＣｈｉｅｎｏｔｒｓＷＳ．ＡｒｖｄＬＡＨｒｔｕｔｉｌｒｈＩＬＡＨ）ｉｐｏｏｅ．Ｉｅｓｓｎｗｍｏｎｃｅｎｇｔｓｒｐｓｄｎ
ＢａｅｎＬＥＡＣＨｏｏｏｓｄｏＰｒｔｃｌ
ＬＮｎ．ＨＩＷｅ — ａｇＩＮａＴｃｎｌｙＺｅｇｈｕＵｉｒｔ，ｈｎｚｏｎｎ４００，ｈｎ）Ｃｌｇｆｏｗｒｅｈｏｇ，ｈｎｚｏｎｖｓｙＺｅｇｈｕＨｅａ，５０２Ｃｉａｌｔｏｅｉ
ｂｎｔｎｃｍｕｉｔｎｍｄｆｕｔｊｍｎｉｇ－ｕｐｗｓｕｅ，ｗｉｈｎｅｈａｉｏａｓｇｅｎｄｉｉｏｍｎｃｉｏｅｏｌ－ｕｐａｄｓｌｊｍａｓｄｈｃｃａｇｄｔｅｔｄｉｌｉｌｏｅａｏａｏｍｉｎｅｈｒｔｎｎ
ｐｏｅｏｐｒｖｎｈｅｎｄｓｂｃｍｅｌｗｎｒｙｏｌｓｅｏｅ．Ｉｈｌｔｒｄｔｒｎｍｉｓｏｔｇｒｖｄｔｅｅｔｔｏｅｅｏｏｅｅｇｆｃｕｔｒｎｄｓｎｔｅｃｕｓｅａａｔａｓｓｉｎｓａｅ，ａｈｅｃｍ— ｎｄｔｏ
ｅｈｕｔｄｅｒ．ＦｎｌｉｌｔｎｅｐｒｎｓｃｎｕｔｄｉｔｂＴｅｓｌｔｎｒｓｌｈｗｔａ．ｃｍｐｒｄｘａｓｅａｌｙｉａｌｓｍｕａｉｘｅｉｔｉｏｄｃｅｎＭａｌ．ｈｉａｉｅｕｔｓｏｈｔｏａｅｙｏｍｅａｍｕｏｓ

无线传感器网络LEACH改进算法的设计与仿真

中图分类号：ＴＰ９３３文献标识码：Ａ文章编号：０５８８（０８）５０６ —４１０７８２００ — ０７０
Ｄｅｉｎａｄｓｍｕａｉｎ０ｎｉｐｏｅｓｇｎｉｌｔｏｆａｍｒｖｄＬＥＡＣＨｌｏｉｈａｇｒｔｍ
法是其中比较流行的协议之一，它并没有考虑到每个节点的能量状态，但而且最优簇首数一旦确定，个网络通信期间不再整改变，而不能更有效地提高网络的生存时间。文章在ＬＡＣ协议的基础上提出了一种改进的高能效无线传感器网络协因ＥＨｉＥＣＰａｎｒｙＥｆｉｔｌｓｅＲｕｉｒｔｃ１。仿真结果表明，ＬＡＨ相比，ＥＲＫＥＲ（ｎＥｅｇｆｃｎｕｔｒｏｔｇＰｏｏｏ）ｉｅＣｎ与ＥＣＥＣＰ具有更好的能量有效性，并且提高了无线传感器网络的寿命。关键词：线传感器网络；功耗自适应分簇；簇；无低分系统寿命
于立娟李思敏，
（．林电子科技大学信息与通信学院，西桂林５１０；２桂林电子科技大学校长办公室，广西桂林５１０）１桂广４０４．４０４
摘要：众多的无线传感器网络分簇路由协议中，功耗自适应￣在低（ｏｎｒｙＡｄｐｉｌｓｅｉｇＨｉａｃｙＬＡＨ）ＬｗＥｅｇａｔｅＣｕｔｒｅｒｈ，ＥＣ算ｖｎｒ

基于LEACH的无线传感器网络路由协议改进算法

并限制了各簇的成员数量，同时簇头之间形成第一簇头，利用多跳方式平衡网络的负载。仿真结果表明．改进的算法降低了能量的消耗，延长了网络的生存周期，保证了系统的负载均衡。关键词：无线传感器网络；ＬＥＡＣＨ协议；ＬＥＡＣＨ． Ⅱ协议；生存周期
ｎｅｔｗｏｒｋａｓｗｅｌｌａｓｒｅｄｕｃｉｎｇｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．ＡｎｅｉｃｆｉｅｎｔｃｌｕｓｔｅｉｒｎｇｒｏｕｔｉｎｇａｌｇｏｉｒｔｈｍｂａｓｅｄｏｎＬＥＡＣＨ（１ｏｗｅｎｅｒｇｙａｄａｐｔｉｖｅｃｌｕｓｔｅｉｒｎｇｈｉｅｒａｒｃｈ）ｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｏｆｈｉｅｒａｒｃｈｙｂａｓｅｄｐｒｏｔｏｃｏｌｉｎ
ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｅｎｅｒｙ，ａｇｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙａｎｄｍａｘｉｍｕｍｅｎｅｒｙｇａｒｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｉｎｔｈｉｓａｌｇｏｉｔｒｈｍｗｈｉｌｅｅｌｅｃｔｉｎｇｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｅｒ．Ｉｔｃａｎａｌｓｏｌｉｍｉｔｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｍｅｍｂｅｒｓｏｆｅａｃｈｃｌｕｓｔｅｒ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｉｔｃａｎｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｉｆｒｓｔｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｅｒａｍｏｎｇｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓｗｈｉｃｈｗｉｌｕｓｅｔｈｅｍｕｌｔｉ・ｈｏｐｍｏｄｅｔｏｂａｌａｎｃｅｈｅｔｌｏａｄｏｆｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｉｔｒｈｍｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｅｘｔｅｎｄｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｃｙｃｌｅａｎｄｅｎｓｕｒｅｔｈｅｌｏａｄｂｌａａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．

一种改进LEACH协议的仿真与研究

基本思想是：以循环的方式随机选择未被选过为簇
个阶段：立簇阶段和传输数据阶段。建
建立簇阶段：感器节点随机生成一个０和１传
头的节点为簇头，整个网络的能量负载平均分配将
之间的随机数，并且与阈值（）比较，果小于ｎ做如
第１２卷
第４期
２１０２年２月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ＿２Ｎｏ．Ｆｅ２２ｌ１４ｂ．０１
１７ — １１（０２０－７６０６１８５２１）４０８ —４
ＳｉｎｃｃｅｅＴｅｃｏｏｙａｇｎｅｒｎｈｎｌｇｎｄＥｎｉｅｉｇ
提出对ＬＡＨ协议的改进方案。假设协议中的簇头只能在路由节点中产生，知节点只能就近成为簇成员，ＥＣ感选举出的簇头之间需要再进行分簇，远离Ｓｎｉｋ的簇头作为靠近Ｓｎｉｋ的簇头的簇成员。仿真实验结果证明，改进后的协议有效地延长了网络
集合。簇头节点选定后，播自己成为簇头的消广
息，节点根据接收到的消息的强度决定加入哪个
域，据不同区域的面积在相应区域选举出与之成根
正比的数目的簇头，使簇头分布更加均匀。文献［，５
过程，过程用 “ ” 轮的概念来描述。每轮可以分成两
得节能的路由协议对于无线传感器网络来说意义重大。低功耗自适应集簇分层型协议（ＥＣ是ＬＡＨ）

LEACH 算法_无线传感网络_[共2页]

第3章无线传感网络拓扑控制 73功率、自身的位置。

节点收到HELLO 消息后，确定自己可以达到的邻居集合。

（2）以优先选择与自己节点最近的邻居节点的原则来确定邻居集合。

（3）确定邻居节点后，将发射半径调整到最远邻居节点的距离，进一步增删拓扑图的边，使网络达到双向连通。

3.4 基于分簇的拓扑控制无线传感网络中传感的工作节点通过控制可以分别处于发送数据状态、接收数据状态、空闲状态、休眠状态四种状态。

传感器节点的无线通信模块处于发送状态下的功耗最高，接收状态和空闲状态次之，休眠状态功耗最低。

例如，目前用于无线传感网络的主流传感网Berkeley M otes 的通信模块处于发送状态的功耗为60mW ，接收状态的功耗为12mW ，空闲状态的功耗为12mW ，休眠状态的功耗为0.03mW ，四者的功耗比达到2000:400:400:1。

从这里可以看出，传感器节点传输信息时要比执行计算时更消耗电能，事实上，传输1bit 信息100m ，需要的能量大约相当于执行3000条计算指令消耗的能量。

因此，降低能耗的关键是降低网络中的通信流量，使更多的节点在更长的时间段内处于休眠状态。

未来大幅降低无线通信模块的能耗，可以考虑依据一定的机制选择部分节点作为骨干节点，这些节点的通信模块处于打开状态，而关闭其他非骨干节点的通信模块，由骨干节点构建一个连通的网络来处理和传输数据。

基于分簇的拓扑控制核心思想是通过控制网络拓扑结构，将传感器节点分为骨干节点和普通节点，使用骨干节点组织数据传输的连通网络，同时骨干节点对普通节点进行管理，控制普通节点状态的转换，调度骨干节点的轮换工作，可以起到很好的节能效果。

这种机制使用的算法称为分簇算法。

骨干节点是簇头节点，普通节点是簇内节点。

簇头节点负责管理簇内节点协调工作，负责簇内数据的转发和数据融合，因此簇头节点的能耗是最高的。

只有通过算法调节簇头节点的轮换以及簇头节点角色的转换，才能使传感器节点和整个网络保持均衡运行。

leach

计算过程：
figure(1); for i=1:1:n %checking if there is a dead node if (S(i).E<=0) plot(S(i).xd,S(i).yd,'red .'); dead=dead+1; if(S(i).ENERGY==1) dead_a=dead_a+1; end if(S(i).ENERGY==0) dead_n=dead_n+1; end hold on; end if S(i).E>0 S(i).type='N'; if (S(i).ENERGY==0) plot(S(i).xd,S(i).yd,'o'); end if (S(i).ENERGY==1) plot(S(i).xd,S(i).yd,'+'); end hold on; end end plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'x'); STATISTICS(r+1).DEAD=dead; DEAD(r+1)=dead; DEAD_N(r+1)=dead_n; DEAD_A(r+1)=dead_a; %When the first node dies if (dead==1) if(flag_first_dead==0) first_dead=r flag_first_dead=1; end end countCHs=0; cluster=1; for i=1:1:n if(S(i).E>0) temp_rand=rand; if ( (S(i).G)<=0) %Election of Cluster Heads if(temp_rand<= (p/(1-p*mod(r,round(1/p))))) countCHs=countCHs+1; packets_TO_BS=packets_TO_BS+1; PACKETS_TO_BS(r+1)=packets_TO_BS; S(i).type='C'; S(i).G=round(1/p)-1; C(cluster).xd=S(i).xd; C(cluster).yd=S(i).yd; plot(S(i).xd,S(i).yd,'k*'); distance=sqrt( (S(i).xd-(S(n+1).xd) )^2 + (S(i).yd-(S(n+1).yd) )^2 ); C(cluster).distance=distance; C(cluster).id=i; X(cluster)=S(i).xd; Y(cluster)=S(i).yd; cluster=cluster+1; %Calculation of Energy dissipated distance; if (distance>do) S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Emp*4000*( distance*distance*distance*distance )); end if (distance<=do) S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Efs*4000*( distance * distance )); end end end end end

一种基于LEACH的无线传感器路由算法及其仿真

ｍｏｓｅｉｎｎｎｒｙｔｒｕｇｉｏａｃｌｔｎｔｒｍａｉｇｅｅｇｈｏｈｐｒｒｃｌｕａｉｇ，ｔｕｓｔｎｕｅｂａａｃｄｅｒｙｕａｍｏｇｔｅｎｄｓｈｏｅｓｒｌｎｅｎｅｇ－ｓｇｅａｎｈｏｅｉｈｅｗｏｋ．ｅｉｉｒｉｌｔｎｒｓｌｓｓｏｗｈｔｏｒｐｏｏｏｌｇｅｔｍｐｏｓｔｅｐｅｆｒｎｅｎｔｅｎｔｒＰｒｌｎａｙｓｍｕａｉｅｕｔｈｍｏｔａｕｒｔｃｒａｌｉｒｖｅｈｒｏｍａｃｙｎｆｉｎｌｒｏｓｔｅｎｔｒｉｔｍｅ．ａｄｅｃｅｔｙｐｏｌｎｇｈｅｗｏｋｌｅｉｉｆ
ＬＡＨ通过数据融合技术和数据转发机制减少通ＥＣ信能量的损耗。ＬＡＨ定义了 “ ”的概念，ＥＣ轮每轮
Ｋｅｒｓ：ｗｉｌｓｅｓｒｎｔｒｓｌｓｅｎｙｗｏｄｒｅｓｓｎｏｅｗｏｋ；ｃｕｔｒｇ；ｒｕｉｇｐｏｏｏ；ｃｕｔｒｈａｅｅｔｇｅｉｏｔｒｔｃｌｌｓｅ— ｅｄｓｌｃｉｎｎ
平面路由协议和层次式路由协议是目前两类主
１引言
低功耗无线通信技术、入式计算技术和微型传嵌
要的传感器路由技术。采用基于分簇的路由算法相对平面路由算法具有更好的适应性和节能性。
分簇路由的基本思想是通过簇首对簇内节点间的相

LEACH协议的形式化分析与仿真

［文献标识码］Ａ
［文章编号］１６７３ —８３１４（２０１３）０２— ００１６—— ＥｎｅｒｇｙＡｄａｐｔｉｖｅＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇＨｉ。
先将协议的进程符号化为一系列的状态，协议系统中的事件（如发送广播消息、加入请求、发送ＴＤＭＡ时隙表等）作为有限状态机的输入，然后，根据进程和事件之间的关系，可以得到状态和输
ＬＥＡＣＨ路由协议的基础上发展而来。它的最大
分成组簇建立和稳定数据传输阶段。
每轮工作开始，组簇建立阶段：
（１）节点产生一个０到１之间的随机数Ｐ，这
优势是节点自组织形成簇，簇内的节点轮流做簇
第２８卷第２期
Ｖ０１．２８Ｎｏ．２
钦
州
学
院
学
报
２０１３年２月
Ｆｅｂ．。２０１３
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＩＮＺＨＯＵＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
ＬＥＡＣＨ协议的
形式化分析与仿真
簇内成员。
在稳定数据传输阶段，节点按照各自在传输
［收稿日期］２０１２— ０５—２３
［作者简介］韦小铃（１９７９一），女，广西灵山人，钦州学院教育学院讲师。
第２期
韦小铃：ＬＥＡＣＨ协议的形式化分析与仿真

基于数据收集的LEACH协议的研究与仿真

Ｖ１２Ｎｏ３ｏ．６．
２１０１年６月
Ｊｎ．２１ｕ０１
文章编号：０４—１７（０１００７０１０４８２１）３－０３— ４
基于数据收集的ＬＡＨ协议的研究与仿真ＥＣ
刘嘉卢中宁２，
（．州轻工业学院软件学院，河南郑州４００１郑５０２；
第２６卷
第３报（自然科学版）
ＪＵＮＬＦＨＮＺＯＮＶＲＩＹＯＩＨＤＳＲ（ａｒｉｃ）ＯＲＡＥＧＨＵＵＩＥＳＦＧＴＮＵＴＹＮｔａＳｅｅＯＺＴＬＩｕｌｃｎ
ＡｂｔａｔＦｒｔｅｉａｅｕｃｅｆｌｗｏｒａａｔｅｃｕｔｒｎｏｔｇｐｔｃｌ，ｅｍｏｉｅｏｃｄｓｒｃ：ｏｎｄｑａｉｓｏｏｐｗｅｄｐｉｌｓｅｉｇｒｕｎｒｏｏｓａｎｗｄｆｄｆｒｅｈｖｉｏｉｃｕｔｒｈａｅｅｔｎａｐａｈｂｓｄｏｈｉｕｌｒｕｄｗｓｐｅｅｔｄＡｖｒａｕｄｏｌｅｐｎｉｌｌｓｅ－ｅｄｓｌｃｉｐｒｃａｅｎｔｅｖｒａｏｎａｒｓｎｅ．ｉｕｌｏｏｔｔｏｒｎｎｙｒｓｏｓｂｅｆｒｓｌｃｉｇｃｕｔｒｏｔｒｄｔｅｐｃｕｔｒｈａｅｅｔｎｗｅｅｒｎｏｎｍｂｒｇｎｒｔｄｂｌｏｅｅｔｌｓｆｓｓａｔｏｈｌｌｓｅ — ｅｄｓｌｃｉｈｎｔａｄｍｕｅｅｅａｅｙａｎｅｉｅｏｈｌｔｅｎｄｓａｅｎｔｉｅ１ｈｉｌｔｎｏＮＴｐａｏｍｅｎｔｔｄｔａｅｍｏｉｅｏｔｇｐｏｏｏｈｏｅｒｏａ．ＴｅｓｍｕａｉｎＯＰＥｌｔｒｄｍｏｓａｅｔｄｆｄｒｕｉｒｔｃｌｄｏｆｒｈｔｈｉｎｅａｌｓｔｅｗｈｌｅｗｏｋｈｖｎｅｆｒａｃ．ｎｂｅｈｏｅｎｔｒａｅａｆｅｐｒｏｎｅｉｍＫｅｒｓ：ＡＣＨｒｔｃｌｒｕｉｇａｇｒｈ；ｉｕｌｒｕｄ；ｄｐｉｅｃｕｔｒｇｙｗｏｄＬＥｐｏｏ；ｏｔｌｏｔｍｖｒａｏｎａａｔｌｓｅｎｏｎｉｔｖｉ

Leach算法分析

Leach算法分析leach_mit结构图从wireless.tcl⽂件中分析leach的具体流程在wireless.tcl⽂件中⾸先初始化了很多⽆限仿真的配置。

引⽤了⼀些外部脚本——source tcl/lib/ns-mobilenode.tcl（主要是包含移动节点类Node/MobileNode的⼀些otcl类函数的定义）、source tcl/lib/ns-cmutrace.tcl（trace⽂件的tcl脚本）、 sourcetcl/mobility/$opt(rp).tcl（将⼏种不同的协议的具体应⽤的外部脚本引⽤，$opt(rp)是协议名称）。

当⼀些变量初始化过后，通过elseif { [string compare $opt(rp) "leach"] == 0} {for {set i 0} {$i < $opt(nn) } {incr i} {leach-create-mobile-node $i建⽴我们仿真的节点，最主要的函数是leach-create-mobile-node（这个函数的定义在uamps.tcl中）分析uamps.tcl中是如何定义节点的在uamps.tcl中初始化了bsnode的应⽤类型（Application/BSApp）、定义了⼆个能量传输模型（⾃由信道和多径衰落、Efriss_amp和Etwo_ray_amp）和很多参数。

⽽真正创建节点是在函数leach-create-mobile-node中。

⽽这个函数中调⽤了uamps.tcl中的sens_init，这个函数的功能是清除上⼀次模拟时留下的trace⽂件。

在创建节点时候，sens_init函数调⽤⼀次。

leach-create-mobile-node函数解释如下：1、节点定义：if {$id != $opt(nn_)} {puts -nonewline "$id "set node_($id) [new MobileNode/ResourceAwareNode] #将前opt(nn_)-1个点定义为⼀般节点} else {puts "($opt(nn_) == BS)"set node_($id) [new MobileNode/ResourceAwareNode $BS_NODE] #将第opt(nn_)个节点定义为最终的sink节点$node_($id) label "BS"$node_($id) label-color red}2、初始化能量：if {$id != $opt(nn_)} { #如果节点的能量相等，就将所有普通节点的能量初始化为$opt(init_energy)。

基于LEACH的一种新的能量高效的分簇路由算法

毫技术交流
ｄｉＩ。６￣ｉｎ１６－７５２１．．１ｏ：Ｏ３９．ｓ．５３４９．００４９ｓ０１４
基于ＬＡＨ的一种新的能量高效的ＥＣ分簇路由算法
吴青
ｆ国矿业大学信息与电气工程学院，江苏徐州２１０）中２０８摘要：与一般的平面多跳路由算法相比，低功耗自适应￣ＬＡＣ（ｏｎｒｙＡａｔｅＣｕｔｉｇＥＨＬｗＥｅｇｄｐｉｌｓｒｖｅｎ
据进行必要的融合处理后，发送到ｓｋ点。过一段ｉ节ｎ时间后，网络就会再一次回到协议的建立阶段，开始
本文给出了一种新的路由算法，分别对ＬＡＨ算ＥＣ
法中簇首选择设计了一种新的协议ＬＡＨ— Ｎ，并在ＥＣＥ此基础上对簇问路由机制进行了改进，设计出了一种新的ＬＡＨＥ — ＥＣ — ＮＭＨ方法它根据网络中节点的剩余能量，动态地选择集中式或分布式分簇算法．可以有
（）＝
过无线通信的方式形成的多跳的自组织的网络系统，用于感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并其中Ｇ在最后的ｌ轮中未成为簇首节点的集是，ｐ合，ｒ当前的轮数．Ｐ是为期望的簇首节点在所有传感器节点中的百分比。假设整个网络中节点的数量为Ⅳ，
【（－）／Ｋ１１２３ＤＤ一Ｋ１］２－）（＝，， … ）２（