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LEACH算法主要通过循环的方式随机选择簇头(Cluster head),将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中,从而达到降低网络能源消耗、提高整个网络的生存时间的目的。LEACH算法能够提高网络的生存时间,但是协议所使用的假设条件仍然存在一些值得讨论的问题:(1)该协议不适合在大规模的无线传感器网络中应用。(2)协议没有说明簇头节点的数目怎样分布才能遍布整个网络。因此,很可能出现被选的簇头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。(3)由于LEACH假设在最初的簇头选择回合中,所有的节点都携带相同的能量,并且每个成为簇头的节点都消耗大致相同的能量。因此,协议不适合节点能量不均衡的网络。
一、改进的LEACH-R算法论述
根据LEACH算法中路由传输时所有的簇头都与基站进行通信的能耗过大的缺点,提出LEACH-R算法。该算法比原有的LEACH算法更突出路由传输时的能耗节省。
如图1将基站设在(0,0),以基站为中心,用以半径为R、2R、3R、…,nR的圆把节点的所有区域进行平均分割,n的取值是将所有节点都被圆覆盖。ID设为簇头与簇头之间的距离,ID的距离设为r,那么0 0 m是网络的总节点数,p簇头在网络节点所占的比例。通常p=0.05。
首先以LEACH算法选取节点的簇头,然后以基站为中心选取与基站最近距离的簇头,第一簇头x选取后,x簇头IE距离处于(0,R)之间,然后x簇头发布消息,它是这个范围内的主簇头,如果IE距离(0,R)距离之内的簇头都主动跟主簇头x进行链接,链接完成后,第二步,通过基站测量IE距离,一共有几个簇头IE距离在(R,2R)之间,并且通过这些簇头距离IE比较,IE最小的簇头便命令为(R,2R)第二簇头y,然后第二簇头y为该区域为主簇头,IE在(R,2R)范围内的簇头都主动链接簇头y,直到把所有在簇头距离IE在(R,2R)链接完成后,第一簇头y开始在(0,R)范围内测量与它ID最小的簇头,然后进行链接。第三步,基站在(2R,3R)范围内簇头中寻找IE最小的簇头z,然后z为第三簇头并发布信息它是(2R,3R)内的主簇头,如果簇头中IE距离处于(2R,3R)范围内的主动链接主簇头z,链接完成后,z簇头开始在(R,2R)内寻找与它ID最小的簇头链接。依次下去把所有簇头链接完成,那么路由链接完成,就可以传输数据。如果以上中的第一簇头x在(0,R)中不存在,那么就在(R,2R)中继续寻找x,直到找到第一个簇头x。如果在规定R的范围内就有一个簇头,也要链接。如图1所示。
三、结论
本文主要针对无线传感器路由经典算法的研究,并且针对其中的分簇算法LEACH算法进行研究,本文提出了LEACH-R算法,根据雷达电磁波辐射原理,应用于改进LEACH算法中的路径传输,主要是簇头之间的路径传输要比LEACH算法中的簇头传输能量消耗要小的多,致使延长了网络的工作时间,也延长了每个节点的寿命。实现网络负载平衡,同时也有效避免某些簇头节点因为远距离传送数据而导致过早的死亡,从而延长了网络的生命周期。
一、改进的LEACH-R算法论述
根据LEACH算法中路由传输时所有的簇头都与基站进行通信的能耗过大的缺点,提出LEACH-R算法。该算法比原有的LEACH算法更突出路由传输时的能耗节省。
如图1将基站设在(0,0),以基站为中心,用以半径为R、2R、3R、…,nR的圆把节点的所有区域进行平均分割,n的取值是将所有节点都被圆覆盖。ID设为簇头与簇头之间的距离,ID的距离设为r,那么0
首先以LEACH算法选取节点的簇头,然后以基站为中心选取与基站最近距离的簇头,第一簇头x选取后,x簇头IE距离处于(0,R)之间,然后x簇头发布消息,它是这个范围内的主簇头,如果IE距离(0,R)距离之内的簇头都主动跟主簇头x进行链接,链接完成后,第二步,通过基站测量IE距离,一共有几个簇头IE距离在(R,2R)之间,并且通过这些簇头距离IE比较,IE最小的簇头便命令为(R,2R)第二簇头y,然后第二簇头y为该区域为主簇头,IE在(R,2R)范围内的簇头都主动链接簇头y,直到把所有在簇头距离IE在(R,2R)链接完成后,第一簇头y开始在(0,R)范围内测量与它ID最小的簇头,然后进行链接。第三步,基站在(2R,3R)范围内簇头中寻找IE最小的簇头z,然后z为第三簇头并发布信息它是(2R,3R)内的主簇头,如果簇头中IE距离处于(2R,3R)范围内的主动链接主簇头z,链接完成后,z簇头开始在(R,2R)内寻找与它ID最小的簇头链接。依次下去把所有簇头链接完成,那么路由链接完成,就可以传输数据。如果以上中的第一簇头x在(0,R)中不存在,那么就在(R,2R)中继续寻找x,直到找到第一个簇头x。如果在规定R的范围内就有一个簇头,也要链接。如图1所示。
三、结论
本文主要针对无线传感器路由经典算法的研究,并且针对其中的分簇算法LEACH算法进行研究,本文提出了LEACH-R算法,根据雷达电磁波辐射原理,应用于改进LEACH算法中的路径传输,主要是簇头之间的路径传输要比LEACH算法中的簇头传输能量消耗要小的多,致使延长了网络的工作时间,也延长了每个节点的寿命。实现网络负载平衡,同时也有效避免某些簇头节点因为远距离传送数据而导致过早的死亡,从而延长了网络的生命周期。