无线传感器网络中基于LEACH机制的平衡簇头选择算法

admin · 发表于 2024-2-9 13:38:12

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雅宝题库解析：
无线传感器网络是由大量撒布的传感器节点组成，用于监测自然界和环境中的各种参数，如：声音、运动、温度变化、振动、压力等，已被广泛用于各种商业和军事用途。由于尺寸和成本的限制，传感器节点的各种资源是有限的，如：能量、存储空间、计算速度和带宽。随着制造技术的发展，处理器带宽和存储空间方面的限制将会逐渐消失。但是，由于电池容量扩展缓慢，能量方面的限制可能不会被很快解决。低耗能自适应分簇层次（Low Energy Adaptive Cluster Hierarchy，LEACH）是一种自组织、自适应的分簇协议。和直接传输比较起来，LEACH可以降低网络能量损耗并延长网络寿命。然而，在LEACH中，节点的能量分布并没有被考虑。LEACH中簇头选择算法的主要缺点是簇头随机选择，没有考虑节点的能量消耗。确定性簇头选择算法修正了LEACH簇头选择算法并且表明将节点剩余能量包含进簇头选择算法是延长网络寿命的确定性因素。确定性簇头选择算法加入了选择簇头的确定性成分，进而扩展了LEACH中随机选择簇头算法。这个确定性成分将节点初始能量和当前能量作为主要考虑因素。但是，剩余能量准则和簇头轮换都不能有效地平衡整个网络能量消耗。本文基于LEACH机制提出了一个平衡簇头选择算法以延长网络寿命。簇头选择基于节点消耗的能量，而不是节点剩余能量。当簇头在一轮中被选定，由于其需要传输数据到基站，其能量将会下降。由于有其他消耗能量更低的节点存在，为了不让其在同一轮中被选为簇头，选择门限需要降低。否则，如果门限高于分配给该节点的随机值，其将再次被选为簇头并传输数据到基站。因而，本文提出了两个新的簇头选择门限计算公式。最后，本文采用MATLAB仿真提出的两种簇头选择算法并评估其性能。仿真结果看出，提出的算法可以极大地延长网络寿命。与LEACH和确定性簇头选择LEACH相比，本文提出的算法可以延长网络寿命47-575%。而且，当基站距离增加时，采用本文提出的算法，网络寿命和节点能量消耗变化不大。

无线传感器网络中基于LEACH机制的平衡簇头选择算法

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