无线传感器网络LEACH路由协议的研究与改进

基于矿井中LEACH的无线传感器网络节能改进算法【关键词】无线传感器网络；leach协议；节能；簇首0 引言无线传感器网络是集数据采集、融合、处理及通信功能于一体的分布式自组织网络。

它综合了微电子技术、无线通信技术、分布式信息处理技术、传感器技术等先进技术，以数据为中心，能够实时监测、感知、采集、融合和处理各种环境参数，然后通过无线通信把信息发送到基站，然后再传给用户。

它的这些优势在我国的煤矿工业中有着广阔的应用前景。

传感器节点是无线传感器网络的核心部分，它的电源采用的是电池供电。

由于工作环境恶劣，电源是不能充电、不可更换的。

因此，如何高效节能就显得特别重要。

目前，国内对传感器网络节能的研究基本上可以分为基于mac协议节能策略、基于路由协议节能策略和基于网络拓扑控制节能策略三大类。

1 leach协议分析国内外研究人员对路由协议的研究主要分为平面路由协议和层次路由协议两大类。

leach（low-energy adaptive clustering hierachy）是第一个在无线传感器网络中提出的层次路由协议，它是层次路由协议分析的典型代表。

该协议首先提出了“轮”的概念，每一轮包含簇的建立和稳定运行两个阶段。

在簇的建立阶段，每个节点分别随机产生一个0-1之间的数，若该数小于某一阈值，则此节点成为簇首并及时向周围广播其当选消息，其它节点根据收到信号的强弱选择要加入的簇，并通知所选簇首；在稳定运行阶段，簇内节点将监测数据直接传送给簇首，簇首对收集到的数据进行融合处理，然后通过一跳通信发送给基站。

由上可见，leach协议具有以下优点：运用分簇式路由协议减少了数据量的发送；减少了参与路由计算的节点数目；簇首节点周期轮选等。

尽管leach具备以上优点，但也存在一些问题：1）簇首选择具有随机性。

簇首与簇首之间相距过远或过近，都增加了节点的传输消耗；2）leach协议要求簇首与基站一跳通信。

一跳通信就使得距离基站较远的簇首加大了能量消耗；3）簇内簇首管理的节点数目不同。

计算机与现代化　2009年第9期J I S UANJ I Y U X I A NDA I HUA总第169期文章编号:100622475(2009)0920081203收稿日期:2008209210作者简介:单晓娜(19822),女,山东日照人,南昌大学信息工程学院硕士研究生,研究方向:计算机网络;李力(19582),男,江西上高人,副教授,研究方向:计算机网络应用与安全,传感器网络。

LE ACH 路由协议技术的分析及改进单晓娜,李　力(南昌大学信息工程学院,江西南昌330031)摘要:无线传感器网络作为计算、通信和传感器三项技术相结合的产物,是一种全新的信息获取和处理技术。

本文在简要介绍无线传感器网络的基础上,分析了LE ACH 分级路由协议存在的一些问题以及如何解决这些问题。

关键词:无线传感器网络;网络层;层次路由协议;LACHS 协议中图分类号:TP393 文献标识码:A do i:10.3969/j .issn .100622475.2009.09.023Ana lysis and I m prove m en t of L EACH Routi n g Protocol TechnologySHAN Xiao 2na,L IL i(School of I nf or mati on Engineering,Nanchang University,Nanchang 330031,China )Abstract:A s a result of combinati on of m icr osens or technol ogy,l ow power computing and wireless net w orking,wireless sens or net w ork is a novel technol ogy about acquiring and p r ocessing inf or mati on .This paper briefly intr oduces the architecture of wireless sens or net w ork,analyzs s o me p r oble m s of the LE ACH r outing p r ot ocol and how t o s olve these p r oble m s .Key words:wireless sens or net w ork;net w ork layer;grading r outing p r ot ocol;LACHS p r ot ocol0　引　言无线传感器网络是由一组传感器节点以自组织的方式构成的无线网络,其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息,并将信息发送给观察者。

基于LEACH的无线传感器网络路由协议研究的开题报告一、选题背景及意义随着无线传感器网络（WSN）技术的不断发展，WSN已经被广泛应用于智能交通、智能家居、环境监测、农业生产等领域。

WSN中的节点都是由消耗能量的设备组成的，为了延长网络寿命，如何合理地管理节点能量成为WSN路由协议设计的重要问题之一。

LEACH是一种经典的WSN路由协议，它采用了分簇的策略和轮流担任簇头的方式，通过降低节点能量消耗，延长了网络寿命。

在LEACH基础上，许多学者对其进行了改进和优化，如P-LEACH、SEP等。

本论文旨在对基于LEACH的WSN路由协议进行研究和分析，探究其优缺点及适用范围，并结合实验验证其性能。

二、研究内容1. 介绍无线传感器网络的基本概念及发展历程；2. 介绍LEACH协议的基本原理和运作方式，并分析其优缺点；3. 深入分析LEACH协议中的各种参数设置及对协议性能的影响；4. 对基于LEACH的改进协议进行分析，并探讨其优点及适用范围；5. 实验验证所研究的各种WSN路由协议的性能，包括能量消耗、延迟等指标；6. 结合实验结果，对所研究的各种WSN路由协议进行评价和总结。

三、研究方法和步骤1. 收集文献资料，了解无线传感器网络发展历程和LEACH协议的基本原理及发展过程；2. 初步了解LEACH协议中的各种参数设置，并进行分析；3. 分析LEACH协议的性能，探究其优缺点；4. 研究基于LEACH的WSN路由协议的改进及优化；5. 设计实验方案，验证各种WSN路由协议的性能；6. 分析实验数据，对实验结果进行评价和总结。

四、预期成果1. 深入掌握无线传感器网络的基本概念和LEACH协议的原理；2. 对LEACH协议中各个参数的调整方法有深入的了解和掌握；3. 对WSN路由协议设计有深入的理解和认识；4. 实验数据能够验证研究结论，评价和分析各种WSN路由协议的性能并做出总结。

无线传感器网络LEACH路由协议的改进算法作者：周志强刘森王允臣来源：《科技资讯》 2012年第17期周志强1 刘森2 王允臣2(1.江苏省徐州市东方人民医院江苏徐州 221004; 2.中国矿业大学计算机学院江苏徐州 221116)摘要:针对无线传感器网络簇头节点选取难、网络生存周期短、能量消耗大等问题,本文在传统的LEACH算法基础上,设计了E-LEACH算法,E-LEACH算法引入了能量阈值的概念。

能量阈值是判断该节点是否可以作为簇头节点的先决条件,同时引入距离因子的概念,在每轮选取簇头时,都会考虑到和基站的距离。

仿真实验表明,该算法有效的降低了网络能耗,延长了节点的生命时间。

关键词:无线传感器网络 LEACH 节点生存周期能量中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0015-02近年来,由于无线技术、计算机技术与传感器技术的迅猛发展和快速融合,无线传感器网络应运而生。

无线传感器网络技术作为一种新型网络技术受到研究者的普遍重视和广泛研究[1]。

但传感器网络也有一些固有的缺点如:能量利用率低、生存周期短、抗干扰能力差。

而通过良好的分簇算法不仅可以减少传感器节点的能耗,还可以降低通讯干扰、提高MAC协议和路由协议的效率。

因此,提出一个高效稳定合理的算法便成为迫切需要解决的问题[2]。

本文在LEACH 算法的基础上,综合考虑了各个节点的剩余能量,提出了一种更为高效、更为合理的低开销自适应分层的E-LEACH算法。

1 LEACH算法分析LEACH协议是由Wendi等人提出的,其基本思想是:提出了“轮(round)”的概念,通过每一轮的循环随机选择簇头节点,然后再对簇头节点进行轮换,从而达到平衡和降低能耗、延长网络的生存周期的目的。

在LEACH协议中,每一轮由两部分构成。

第一部分是构建簇阶段,第二部分为稳定工作阶段。

在实际的无线传感器网络中,经过多轮选举后,各个节点的剩余能量将会有很大的不同,靠近簇头的节点剩余的能量多,而远离簇头的节点剩余的能量少。

无线传感器网络改进的LEACH-ID算法摘要：分析了经典的分簇路由协议LEACH，针对LEACH中的簇头个数、簇中成员数太多或太少，从而导致节点加快死亡、网络能量利用率低的问题，通过计算最优簇头数、控制簇中成员数，均衡了网络中能量的消耗，提高了网络能量的利用率，延长了网络寿命。

同时给出一种简单的产生临时ID的方法，保证了相互间较大概率的互异性。

仿真实验结果表明，LEACH??ID协议与LEACH 协议相比延长了网络寿命，推迟了第一个死亡节点出现的时间，提高了能量利用率。

?ス丶?词：无线传感器网络；LEACH协议；簇头；临时ID号?ブ型挤掷嗪牛? TP393.04; TN915.04文献标志码：A英文标题??Improved LEACH??ID algorithm for wireless sensor networks?び⑽淖髡呙?SHI Ye??ling, CHEN Bin??bing?び⑽牡刂?(School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu Sichuan 610065, China英文摘要)??Abstract:Classical clustering communication protocol of LEACH was analyzed. Concerning the problem that the amounts of cluster heads andtoo many or too few members of the cluster may cause the accelerated death of the nodes and low energy use of the network, by calculating optimal clustering heads and controlling members of the cluster, the consumed energy was balanced, the usage rate of the network energy was improved and the network??s lifetime was prolonged. At the same time, a simple and effective method of assigning temporary ID was given, which can assure the dissimilarity of the IDs with large probability. The simulation results indicate that, compared with LEACH, LEACH??ID extends the lifetime of network, delays the first node??s death time, and enhances the energy efficiency.英文关键词??Key words:Wireless Sensor Network (WSN); LEACH protocol; clusterhead; temporary ID number??0 引言??由于工作环境和自身构造所限，无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)传感器节点的计算、通信能力及能量都十分有限，对于节点的更换和充电也较难实现。

无线传感器网络LEACH协议的分析与改进
耿鹏
【期刊名称】《火力与指挥控制》
【年(卷),期】2012(037)012
【摘要】无线传感器网络中节点能量资源是非常有限的,能耗的降低对网络寿命的延长产生着至关重要的影响.在介绍无线传感器网络基本概念的基础之上,对LEACH 路由协议的原理进行了简要说明,并分析了其缺点.探讨了一些以LEACH为基础的改进协议.在群首选择机制方面对LEACH协议进行了改进.在NS2平台上以生命周期为指标对LEACH协议及改进后的协议进行了模拟,结果表明当使用改进协议时,网络有着更长的寿命.
【总页数】4页(P64-67)
【作者】耿鹏
【作者单位】南京工程学院通信工程学院,南京211167
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.无线传感器网络LEACH协议生命周期的改进 [J], 代祥宇
2.无线传感器网络LEACH协议的研究与改进 [J], 郭宏岩
3.煤矿巷道无线传感器网络LEACH协议的改进 [J], 周飞
4.一种能量高效的无线传感器网络改进LEACH协议 [J], 朱素霞;马宏飞;孙广路
5.基于增强LEACH协议的无线传感器网络恶意节点检测模型 [J], 杨宏宇;程放
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

目录引言 (3)1.LEACH协议 (3)1.1簇建立阶段 (4)1.2稳定传输阶段 (5)1.3 LEACH协议的性能分析 (5)1.4 LEACH 算法的不足 (6)2. LEACH-T协议 (7)2.1具体描述 (7)2.1.1簇头选择建立阶段 (8)2.1.2 路由更新建立阶段 (9)2.1.3数据传输阶段 (11)2.2 LEACH-T协议理论分析 (12)3. LEACH-T协议仿真 (13)3.1 LEACH-T协议在TinyOS下的实现 (13)3.1.1总体设计 (13)3.1.2 数据结构设计 (14)3.1.3 功能模块设计 (16)3.2 路由维护 (18)3.3 实验结果与分析 (19)3.4 小结 (21)参考文献 (22)基于无线传感器网络LEACH算法的改进——LEACH-T协议专业：通信工程姓名：冶帅摘要：无线传感器网络(WSN)融合了微传感器、嵌入式计算、现代网络和无线通信四大技术，作为一种新的计算模式推动着科技的发展和社会的进步。

它能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时感知、处理信息，从而为人们提供大量真实可靠的监测信息，在军事应用、环境监测、空间探索和灾难拯救等领域具有极为广阔的应用前景。

延长传感器网络的生存周期，降低传感器节点的能耗成为无线传感器网络(WSN)研究的重点。

基于LEACH 协议中簇头生成算法提出了改进、调整节点竞选簇头的阀值函数，并在非簇头节点选择适合自己的最优簇头时综合考虑了候选簇头节点的剩余能量以及距基站的距离等因素，给出了新的成簇机制的适合因子的计算公式。

仿真结果表明，新型簇首选择机制能够有效平衡节点的能耗分布，延长节点与网络的寿命。

关键词：无线传感器网络低功耗自适应集簇分层型协议簇头选择负载均衡适合因子ABSTRACTWireless sensor network(WSN)．which is the integration of micro-sensors，embedded computing，modern networks and wireless communication technologies，is a novel computing model and promote the development of science and technology and social progress．Through the real-time collaboration of the integrated micro．sensors．it can be used for sensing and processing information，and then call provide a large amount of reliable information．it has broad application prospects not only in military applications，environmental monitoring but also in disaster rescue，space exploration and so on．As the dmrelopment of WSN，people do some deep researches on cluster—based protoeol，most around the prolongation of the lifetime of WSN and decline of energy consumed by the sensors．This paper analyses the clusterheads generated arithmetic among LEACH and presents improved approach，adjusts the node’s threshold function chose to be cluster-head and considers comprehensive node’s residual energy and d istance to basestation． The simulation results show that the new strategy of cluster-heads election achieves great advance in sensorand network．Key words： WSN LEACH clusterhead selection load balancing fitting factor引言无线传感器网络（wireless sensor network），是新一代的传感器网络，具有非常广泛的应用前景，其发展和应用将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响。

无线传感器网络LEACH协议改进和研究作者：张晓东梁振东来源：《电脑知识与技术》2013年第36期摘要：通过对LEACH无线传感器网络路由协议的研究，分析了LEACH协议不支持节点移动，簇头的选择随机性，没有考虑簇头位置等缺点，提出了一种LEACH协议的改进方法，并在NS2上进行了仿真，结果表明该方法解决了移动节点通信问题同时提高了数据传输率。

关键词：无线传感器网络；LEACH协议；中间节点；路由协议；分簇中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）36-8280-021 问题提出无线传感器网络节点能量有限，在设计无线传感器网络路由协议时首先要考察有限能量用到最需要发送数据的节点上。

LEACH协议是一种节能的无线传感器网络路由协议，它通过轮询的方式，随机选择簇头，定期改变簇头和簇结构，最终将有限的能量均匀的分布到各无线传感器节点上，从而降低能耗，延长网络的生存周期。

LEACH协议分为簇建立阶段和数据传输阶段两部分组成。

在簇的建立过程中，先随机选出簇头，簇头通地周期网络广播方式告诉所有节点自己成为簇头，周围节点依据信号强弱分别加入到相应的簇。

所有节点选取0～1之间的随机数，如果大于阈值T（n），该节点成为簇头。

T（n）计算公式1。

[T（n）=p1-p（r∙mod1p）ifn∈G0else] （1）在数据传输阶段，每TDMA时隙，节点都向簇头发送数据。

簇头将数据处理后把结果发给SINK节点。

一轮循环后，网络重新选择簇头和传输数据过程。

基于LEACH选择簇头的随机性，发现有如下问题1）选择簇头问题从公式1看出，节点成为簇头是取决于随机数n，极有可能存在的问题是当能量小的节点成为簇头，在数据传输过程中，因为能量较小导致簇头很快失效。

另外簇头若出现在距节点较远范围，会因发送数据耗费大量能量。

这些都不利于无线传感器节点高效使用能量。

2）移动节点通信问题LEACH簇头的选择是随机的，没有考虑移动节点的情况。

无线传感器网络LEACH路由协议的改进王爱新;韩宪忠;宋立军【摘要】从簇的形成以及簇首的选取2个方面对LEACH协议进行了改进,使簇首尽可能的按照节点的稠密程度进行分布,并能将剩余能量较高的节点优选为簇首.仿真实验表明:改进后的LEACH协议能够延长节点存活时间,减小网络能耗.%This paper aims to improve the form of the clusters and the choice of the headcluster. Not only the headculster is assigned in accordance with its density as far as possible, but also the node that has remained more powerful will be the headcluster when it chooses the headcluster. The simulation experiment results using NS-2 show that the improved LEACH protocol can extend the time the nodes are active and reduce network energy consumption.【期刊名称】《河北农业大学学报》【年(卷),期】2012(035)001【总页数】4页(P111-114)【关键词】无线传感器网络;路由;协议;改进【作者】王爱新;韩宪忠;宋立军【作者单位】河北农业大学信息科学与技术学院,河北保定071001;河北农业大学信息科学与技术学院,河北保定071001;武汉理工大学计算机科学与技术学院,湖北武汉430063【正文语种】中文【中图分类】TP39部署在检测区域内的传感器节点通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织网络系统，称之为无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSNs）[1]。