草庐IT

分簇路由算法 LEACH算法

Mr Leach 2023-10-14 原文

1.1 什么是分簇路由算法

        在无线传感器网络路由算法中,分簇路由算法具有能量消耗低、稳定性高和扩展性好等优点。分簇路由算法中分簇就是分组,即按照特定的应用要求将网络中的所有节点分成不同的小组,每个小组就是一个簇。每个簇由一个簇头和多个簇内成员节点组成。分簇路由算法的工作原理可以简单的概括为:首先簇内成员节点将监测到的数据发送到簇头,然后簇头将监测到的数据和接收到的所有数据进行数据融合后发送给下一跳节点或者基站。

1.2 分簇路由算法的优点

分簇路由算法具有以下优点:

(1)能耗低。一方面,簇头融合成员节点数据后再转发,减少了数据冗余量与传输量,相应降低了节点能耗;另一方面,簇内通信引入了休眠机制,簇内成员节点在不发送数据时可以处于休眠状态,一定程度上也降低了能耗。

(2)稳定性高。通过成簇形成的子网络比较稳定,使得网络拓扑结构的变化对网络的影响降低。

(3)扩展性好。分簇能使网络动态适应拓扑结构变化,可扩展性高,比较适合大规模网络。

2.1 LEACH 算法(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)

        LEACH算法是由MIT的Heinzekman等人提出的第一个WSN分簇路由算法,是具有代表性的分簇、数据融合的成簇路由算法,后来大多数基于分簇的路由算法都是借鉴LEACH分簇的思想发展而来。LEACH的基本思想是:通过等概率周期性的轮换选举出簇头,减少节点与基站(BS)直接通信的个数。提出了以“轮”为整个算法的工作周期,每一轮中都会选举出新的簇头,将整个网络的能量负载平均到每一个节点上,从而达到降低网络通信能耗、延长整个网络生命周期的目的。基于LEACH的无线自组网分簇网络路由协议的网络架构如图所示。

         LEACH算法选举簇头的基本过程是:网络中每个节点在0到1的随机数间任意选择一个数,如果在当前轮中随机选择的这个数值小于设定的阈值T(n),则在该轮中这个节点被选举为簇头。T(n)的计算公式如下:   

式中,p为网络中每个节点被选举为簇头的概率,r为当前轮数,G为1/p轮内没有被选举为簇头的节点集合。当T(n)置为0时,网络中所有节点将重新开始选举簇头。簇头节点选举完成后,簇头节点向全网广播自己成为簇头的消息,广播过程采用了CSMA MAC协议来避免发生冲突。网络中所有的非簇头节点根据接收到的信号强弱度来判断应该加入哪个簇并告知相关的簇头,簇的建立完成。LEACH分簇路由算法具有独特的逻辑层次结构,所以能够更好的支持数据融合、安全机制等其他WSN重要技术。

2.2 LEACH算法的缺点

        LEACH算法仍存在以下缺点:簇头能耗难以均衡。在簇头选举过程中,LEACH路由算法并没有考虑到节点剩余能量,由于每个节点成为簇头的概率相同,因此会导致能量过低的节点被选举为簇头,从而加速该节点的死亡,影响整个网络性能。距离基站远的簇头能耗过大。从LEACH路由算法采用的网络能耗模型可以看出,基站与簇头之间的距离存在一个阈值,当这个距离大于阈值时,簇头发送消息的能耗将变成与这个距离的四次方成正比,导致距离基站远的簇头能量消耗过快。

 2.3 LEACH算法仿真

2.3.1 簇头分布

2.3.2簇头个数与其他算法比较

 2.3.3 生命周期与其他算法比较

 2.3.4 剩余能量与其他算法比较

 2.3.5 数据包梁与其他算法比较

 2.3.6 节点密度对算法的影响

有关分簇路由算法 LEACH算法的更多相关文章

  1. ruby-on-rails - Rails 3 中的多个路由文件 - 2

    Rails2.3可以选择随时使用RouteSet#add_configuration_file添加更多路由。是否可以在Rails3项目中做同样的事情? 最佳答案 在config/application.rb中:config.paths.config.routes在Rails3.2(也可能是Rails3.1)中,使用:config.paths["config/routes"] 关于ruby-on-rails-Rails3中的多个路由文件,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

  2. ruby - rails 3 redirect_to 将参数传递给命名路由 - 2

    我没有找到太多关于如何执行此操作的信息,尽管有很多关于如何使用像这样的redirect_to将参数传递给重定向的建议:action=>'something',:controller=>'something'在我的应用程序中,我在路由文件中有以下内容match'profile'=>'User#show'我的表演Action是这样的defshow@user=User.find(params[:user])@title=@user.first_nameend重定向发生在同一个用户Controller中,就像这样defregister@title="Registration"@user=Use

  3. ruby-on-rails - Rails 3,嵌套资源,没有路由匹配 [PUT] - 2

    我真的为这个而疯狂。我一直在搜索答案并尝试我找到的所有内容,包括相关问题和stackoverflow上的答案,但仍然无法正常工作。我正在使用嵌套资源,但无法使表单正常工作。我总是遇到错误,例如没有路线匹配[PUT]"/galleries/1/photos"表格在这里:/galleries/1/photos/1/edit路线.rbresources:galleriesdoresources:photosendresources:galleriesresources:photos照片Controller.rbdefnew@gallery=Gallery.find(params[:galle

  4. 区块链之加解密算法&数字证书 - 2

    目录一.加解密算法数字签名对称加密DES(DataEncryptionStandard)3DES(TripleDES)AES(AdvancedEncryptionStandard)RSA加密法DSA(DigitalSignatureAlgorithm)ECC(EllipticCurvesCryptography)非对称加密签名与加密过程非对称加密的应用对称加密与非对称加密的结合二.数字证书图解一.加解密算法加密简单而言就是通过一种算法将明文信息转换成密文信息,信息的的接收方能够通过密钥对密文信息进行解密获得明文信息的过程。根据加解密的密钥是否相同,算法可以分为对称加密、非对称加密、对称加密和非

  5. ruby-on-rails - Rails - 从命名路由中提取 HTTP 动词 - 2

    Rails中有没有一种方法可以提取与路由关联的HTTP动词?例如,给定这样的路线:将“users”匹配到:“users#show”,通过:[:get,:post]我能实现这样的目标吗?users_path.respond_to?(:get)(显然#respond_to不是正确的方法)我最接近的是通过执行以下操作,但它似乎并不令人满意。Rails.application.routes.routes.named_routes["users"].constraints[:request_method]#=>/^GET$/对于上下文,我有一个设置cookie然后执行redirect_to:ba

  6. ruby-on-rails - 如何在 Rails 中设置路由的默认格式? - 2

    路由有如下代码:resources:orders,only:[:create],defaults:{format:'json'}resources:users,only:[:create,:update],defaults:{format:'json'}resources:delivery_types,only:[:index],defaults:{format:'json'}resources:time_corrections,only:[:index],defaults:{format:'json'}是否可以使用1个字符串为所有资源设置默认格式,每行不带“默认值”散列?谢谢。

  7. ruby - cucumber 的路由问题 - 2

    我正在使用rails3和cucumber,除了这个小问题,一切都很顺利GivenIamonthe"editautomobile"pageNoroutematches{:controller=>"automobiles",:action=>"edit"}(ActionController::RoutingError)现在路径在paths.rb中设置为edit_automobile_path在routes.rb中我有汽车作为资源,我搭建了它所以请告诉我我遗漏了什么,清楚地定义了路线并且匹配,因为我运行了rake路线并看到了路线。请指出正确的方向 最佳答案

  8. ruby - Rails 路由 : Giving default values for path helpers - 2

    有什么方法可以为url/path助手提供默认值吗?我有一个可选范围环绕我的所有路线:#config/routes.rbFoo::Application.routes.drawdoscope"(:current_brand)",:constraints=>{:current_brand=>/(foo)|(bar)/}do#...allotherroutesgohereendend我希望用户能够使用这些URL访问网站:/foo/some-place/bar/some-place/some-place为了方便起见,我在我的ApplicationController中设置了一个@current

  9. ruby-on-rails - 将 Rails 路由助手作为类方法添加到类中 - 2

    我如何将像“root_path”这样的Rails路由助手作为类方法添加到像my_model.rb这样的类中?所以我的课是这样的:ClassMyModeldefself.fooreturnself.root_pathendendMyModel.foo以上不起作用,因为ClassMyModel不响应root_path这是我所知道的:我可以使用includeRails.application.routes.url_helpers,但这只会将模块的方法添加为实例方法我试过扩展Rails.application.routes.url_helpers但它没用请随时给我上课:)

  10. ruby-on-rails - 获取 ActionController::RoutingError(当尝试使用 AngularJS 将数据发布到 Rails 服务器时,没有路由匹配 [OPTIONS] "/users" - 2

    尝试从我的AngularJS端将数据发布到Rails服务器时出现问题。服务器错误:ActionController::RoutingError(Noroutematches[OPTIONS]"/users"):actionpack(4.1.9)lib/action_dispatch/middleware/debug_exceptions.rb:21:in`call'actionpack(4.1.9)lib/action_dispatch/middleware/show_exceptions.rb:30:in`call'railties(4.1.9)lib/rails/rack/logg

随机推荐