Иерархия низкоэнергетической адаптивной кластеризации
Иерархия низкоэнергетической адаптивной кластеризации («LEACH») [1] — это TDMA на основе протокол MAC , который интегрирован с кластеризацией и простым протоколом маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях (WSN). Цель LEACH — снизить потребление энергии, необходимое для создания и обслуживания кластеров, чтобы увеличить срок службы беспроводной сенсорной сети.
Протокол
[ редактировать ]LEACH — это иерархический протокол, в котором большинство узлов передают данные головкам кластера, а головки кластера агрегируют, сжимают данные и пересылают их на базовую станцию (приемник). Каждый узел использует стохастический алгоритм на каждом раунде, чтобы определить, станет ли он главой кластера в этом раунде. LEACH предполагает, что каждый узел имеет радиомодуль, достаточно мощный, чтобы напрямую связаться с базовой станцией или ближайшей головкой кластера, но постоянное использование этого радиомодуля на полной мощности приведет к пустой трате энергии.
Узлы, которые были головами кластера, не могут снова стать головами кластера в течение P раундов, где P — желаемый процент голов кластера. После этого каждый узел имеет вероятность 1/ P снова стать главой кластера. В конце каждого раунда каждый узел, не являющийся главой кластера, выбирает ближайшую главу кластера и присоединяется к этому кластеру. Затем руководитель кластера создает расписание для каждого узла в своем кластере для передачи своих данных.
Все узлы, которые не являются головами кластера, взаимодействуют с главой кластера только в режиме TDMA в соответствии с расписанием, созданным главой кластера. Они делают это, используя минимальную энергию, необходимую для достижения головы скопления, и им нужно держать свои радиостанции включенными только в течение своего временного интервала.
LEACH также использует CDMA , поэтому каждый кластер использует свой набор кодов CDMA, чтобы минимизировать помехи между кластерами.
Характеристики
[ редактировать ]Свойства этого алгоритма включают в себя:
- На основе кластера
- Случайный выбор головки кластера каждый раунд с вращением. Или выбор головки кластера на основе датчика с наибольшей энергией.
- Адаптивное членство в кластере
- Агрегация данных в голове кластера
- Глава кластера напрямую общается с приемником или пользователем.
- Связь с головкой кластера осуществляется через TDMA.
- Пороговое значение
Недостатки ЛИЧ [2]
[ редактировать ]К недостаткам LEACH относятся:
- Оставшаяся энергия между узлами не учитывается при выборе глав кластера.
- Формирование кластеров случайного и переменного размера
- Случайное и неравномерное распределение голов кластеров
- Однопереходная связь в ситуациях, когда использование энергии менее эффективно от головы кластера до базовой станции.
- В какой-то момент мультикластеризация может не потребоваться, и в какой-то момент количество оптимальных кластеров может достигать N (количество действующих узлов в сети). [3]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хайнцельман В. , Чандракасан А. и Балакришнан Х., «Энергоэффективные протоколы связи для беспроводных микросенсорных сетей», Материалы 33-й Гавайской международной конференции по системным наукам (HICSS), январь 2000 г. Статья
- ^ Варшней, Света; Кума, Ракеш (2018). «Варианты протокола маршрутизации LEACH в WSN: сравнительный анализ». 2018 8-я Международная конференция по облачным вычислениям, науке о данных и инженерии (Confluence) . IEEE. стр. 199–204. дои : 10.1109/confluence.2018.8442643 . ISBN 9781538617199 . S2CID 52125657 .
- ^ Рой, Нихар Ранджан; Чандра, Правин (2018). «Заметки об оптимальной оценке кластеров в протоколе LEACH» . Доступ IEEE . 6 : 65690–65696. дои : 10.1109/ACCESS.2018.2877704 . ISSN 2169-3536 . S2CID 53779139 .