基于能量均衡高效的LEACH改進算法
2023年電子技術應用第1期
謝佳，張玲華
南京郵電大學 通信與信息工程學院， 江蘇 南京 210023
摘要： LEACH路由協議是無線傳感器網絡一個經典的分簇路由方法，但在限能嚴重的無線網絡中，節點功耗高、生存時間短等問題嚴重影響網絡性能，為此提出了改進的基于能量均衡高效的LEACH-X協議。通過加入最優簇首數，提出修正的剩余能量因子，考慮節點的剩余能量、周期內當選過簇首的次數以及密度因子，并對部署區域分區，針對區域調整距離因子增益參數的權重來修正簇首選舉閾值函數；接著進行二次競爭并最終選舉簇首，從而減小節點能耗，使WSN存活時間得到一定的延長。仿真結果表明，與傳統LEACH協議進行對比，LEACH-X協議降低了網絡能耗，延長了網絡生存時間。
中圖分類號：TN92；TP393
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223052
中文引用格式： 謝佳，張玲華. 基于能量均衡高效的LEACH改進算法[J]. 電子技術應用，2023，49(1)：63-68.
英文引用格式： Xie Jia，Zhang Linghua. Efficient LEACH algorithm based on energy equalization[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：63-68.
文獻標志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.223052
中文引用格式： 謝佳，張玲華. 基于能量均衡高效的LEACH改進算法[J]. 電子技術應用，2023，49(1)：63-68.
英文引用格式： Xie Jia，Zhang Linghua. Efficient LEACH algorithm based on energy equalization[J]. Application of Electronic Technique，2023，49(1)：63-68.
Efficient LEACH algorithm based on energy equalization
Xie Jia，Zhang Linghua
School of Communication and Information Engineering，Nanjing University of Posts and Telecommunications，Nanjing 210023，China
Abstract： LEACH routing protocol is a classical clustering routing method in wireless sensor networks. However, in severely limited wireless networks, high power consumption and short lifetime of nodes seriously affect network performance. In this paper, an improved efficient LEACH-X protocol based on energy balance is proposed. By joining the optimal number of cluster head, the surplus energy correction factor is put forward. Considering the residual energy of nodes,the number of cluster head during the period and density factor, and partitioning the deployment area， the cluster head election threshold function is modified by adjusting the weight of the distance factor gain parameters for the region.Then, the second competition is in progress and ultimately the cluster head is selectd, so as to reduce the energy consumption of nodes, the survival time of WSN can be extended to some extent. Simulation results show that compared with the traditional LEACH protocol, the LEACH-X protocol reduces the network energy consumption and prolongs the network lifetime.
Key words : wireless sensor network；LEACH；optimal cluster head；residual energy factor；density factor
0 引言
無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network, WSN)是一種隨機部署在某個地域范圍內的自組織網絡[1]。WSN[2]能夠監測、感知和收集區域內環境或被監控對象的信息，廣泛應用于國防軍事、工業過程控制、環境監測等領域[3]，其研究、開發和應用關系到國家安全、經濟發展等許多重要方面[4]。
WSN具有以數據為中心、資源受限、快速部署、網絡拓撲頻繁變化不易維護等特點[5]。其應用環境特殊，當節點能量耗盡將無法繼續工作。因此,為了能夠延長WSN的生命周期，設計出簡單有效的協議，是WSN的一項關鍵技術。
LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)[6]是最早被提出來的自適應分簇路由協議，但在嚴重限能的WSN中，對簇首的選擇較為隨機，且沒有將節點密度、節點負荷和節點剩余能量考慮進簇首選舉過程中，整個網絡性能較低[7]，不利于WSN的生存。
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作者信息：
謝佳，張玲華
（南京郵電大學 通信與信息工程學院， 江蘇 南京 210023）
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