简述leach算法的工作流程。

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无线传感器网络LEACH路由协议的节能改进算法

无线传感器网络LEACH路由协议的节能改进算法摘要：LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）是一种经典的WSN自适应分簇分层路由协议，但协议没有考虑节点的剩余能量，随机的产生簇头节点，且在分簇过程中没有考虑簇头节点的数量，过多的簇头造成数据冗余，过少的簇头又因数据传输距离过长而消耗过多的能量，缩短了整个网络的生存周期。

针对LEACH存在的以上缺陷，首先在阀值公式中引入节点的能量因素，然后提出一种新的簇头数的计算方法，通过控制簇头数量确保了网络负载的平衡。

仿真结果表明：改进后的算法有效降低了能耗，延长了节点和网络的寿命。

关键词：无线传感器网络，LEACH路由协议，最佳簇头数，能量消耗1 引言无线传感器网络（WSN）是由大量传感器节点以自组织的方式构成的无线网络。

传感器节点通常采用电池供电，其计算和存储能力十分有限，因此节能是无线传感器网络的一个重要研究方向[[1]]。

其中LEACH路由协议是最早提出的一个能量利用率较高的分层路由协议，协议采用分簇的方式，实现网络能量消耗的均衡。

本文针对LEACH协议的一些不足，提出改进算法。

2 LEACH 算法概述LEACH算法是无线传感器网络最早提出的分簇路由协议， LEACH定义了轮的概念，每轮分为簇的建立阶段和稳定状态阶段。

在簇的建立阶段，每个节点产生一个（0,1）之间的随机数，并把它和阀值 T(n)进行比较，如果这个数小于阀值，则该节点成为簇头节点。

T(n)的计算公式为：其中，P是簇头在所有传感器节点中所占的百分比，P=k/n,k为网络中的簇头个数，N为网络中的节点总数，r是当前的轮数，G是前1/P轮中未当选过簇头节点的集合。

在每1/P轮，每个节点有且只能成为一次簇头。

3 簇头选择的改进Leach协议中所有节点被选为簇头的概率是相等的，但他们当选为簇头的概率依然是相等的。

在这种情况下会出现一些剩余能量很少的节点依然被选为簇头节点，这样导致此节点的能量会很快耗尽，出现网络“洞点”使得整个网络的生存时间变短[2]。

基于蚁群算法的LEACH协议研究

无线传感器网络（ｒｌｓＳｎｏｅｗｒ，ＷｉｅｅｓｒＮｔｏｋｅｓ
ＷＳ是由大量具有特定功能的传感器节点构成的Ｎ）
具有数据采集、检测、知和控制的自组织测控网络感系统，一种全新的信息获取和处理技术，是被广泛用于军事、医学和工农业等众多领域【３。无线传感１］－器网络是由电池提供的，因此在能量有限的约束条件下，降低节点的能量消耗，长网络的生命周期和延
收稿日期：１ — ０２２０１— ２０修改日期：０１０一４２１－１ｏ
７８４
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第２４卷
络生命周期短，响整体网络的性能。从而本文提出影
了均衡能量消耗的基于蚁群算法的ＬＡＨ协议。ＥＣ
长了网络生存时间，可将网络生命周期提高３％左０右¨ …。然而由于ＬＡＨ协议中，ＥＣ簇头与汇聚节点之
摘要：针对ＬＡＨ协议中簇头节点与汇聚节点之间采用单跳通信造成能量损耗过快的问题，ＥＣ提出了一种基于蚁群算法的
ＬＡＨ协议，ＥＣ该算法利用蚁群算法易实现、支持多路径的特点，结合节点的剩余能量及传输距离，通过对网络中信息素浓度的建立和更新，到降低簇头节点能量消耗过快的问题。仿真实验结果表明，达该算法在降低能耗、长网络生命周期等方面，延与

LEACH协议簇头

L E A C H协议簇头本页仅作为文档页封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March《单片机原理与接口技术》期中论文论文题目 LEACH协议簇头选择算法的改进姓名学号学院电气工程学院专业班级 2008级通信工程目录引言 (5)1 LEACH协议 (6)1.1 LEACH 协议介绍 (6)1.2 LEACH 协议的能量损耗模型 (7)1.3 LEACH 的不足在于： (8)1.4 LEACH 协议的优化 (8)1.4.1 基本思想 (8)1.4.2改进细节 (9)2 簇头选择算法的改进LEACH-H (10)2.1簇头初选 (10)2.2簇头调整过程 (11)3仿真结果 (13)4仿真分析 (14)5结束语 (16)参考文献 (17)EACH协议簇头选择算法的改进专业：通信工程姓名：马进虎摘要LEACH 协议存在簇头节点个数和位置分布不稳定的现象。

在改进的LEACH-H 协议在簇头节点的选举过程中, 充分考虑了簇头节点剩余能量因素, 设定了簇头的能量阀值, 防止了低能量的节点成为簇头。

在此基础上引进簇头调整过程, 该过程通过排除紧密邻居簇头和增加必要的簇头, 在一定程度上解决了LEACH 协议存在的问题,从而达到均衡网络能量消耗, 延长生存期的目的。

网络仿真证明了新算法的可行性，具有更高的能量使用率和更长的生存时间。

关键词WSN; LEACH; 簇头选择; LEACH—MAbstract In LEACH , the number and the locations ofcluster-heads are both unstable. In order to avoid low energy cluster-head , inthe process of cluster-head electing , LEACH-H takes remaining energy into consideration , designs energy threshold of cluster-head. Acluster-head adjusting phase is devised , which can eliminate close neighbor cluster-heads and necessarily addcluster-heads. This phase willsolve the above problems to a certain extent , attain the load equilibrium and further lengthen the network lifetime. The simulation results showthat the new algorithm is feasible，higher energy usage and longer survival time.Key words WSN; LEACH; selecting cluster-heads ; LEACH-M引言LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议是无线传感器网络层次型自适应成簇路由协议。

一种安全的LEACH路由算法

头的建立过程是：从结点０１的随机数中任意选择一个数到值，若当前轮回中这个数值小于设定的阈值Ｔｎ，则该结点（）成为簇头结点，）的计算公式如下：
Ｐ一
分布式任务管理、嵌入式软件系统、网络信息处理、拓扑结
构控制和安全等众多方面的内容。由于工作环境和工作方式
文献标识Ａ码：
中圈分类Ｔ３１２号：Ｐ１５・
一
种安全的ＬＡＣ路由算法ＥＨ
庞飞，林科，黄廷磊
（林电子科技大学计算机与控制学院，广西桂林５１０）桂４０４
摘要：在研究低功耗自适应集簇分层型路由协议的基础上，从路由安全的攻防角度入手，分析现有各种路由攻击手段的原理、特点及危
ＬｏＥｎｒｙＡｄｐｉｅＣｌｓｅｉｇＨｉｒｒｈｗｅｇａｔｖｕｔｒｎｅａｃｙ
ＰＡＮＧｅ．Ｎ．ＦｉＬＩＫｅＨＵＡＮＧｎ — ｉＴｉｇｌｅ（ｃｏｌｆｏｕｅ＆ＣｎｒｌＧｕｌｉｅｓｙｏＥｅｔｎｅｈｏｏｙＧｕｌ４０４ＣｉａＳｈｏＣｍｐｔｏｒｏｔ，ｉｎＵｎｖｒｉｆｌｒｉＴｃｎｌｇ，ｉｎ１０，ｈｎ）ｏｉｔｃｏｃｉ５
害，提出一种基于身份认证的密钥协商安全防范密钥管理对策，同时利用秘密共享技术防范关键点攻击，为无线传感器网络安全路由的设
计与实现提供一个可行的方案。关健词：无线传感器网络；身份认证；密钥协商Leabharlann ；密钥管理；秘密共享

无线传感器网络能耗均衡LEACH路由算法

中图分类号：ＴＰ３１５
路由协议
数据融合
能耗均衡

簇头选取
文献标志码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｒａｎｄｏｍｎｅｓｓａｎｄｕｎｅｖｅｎｄｉｓｔｉｂｒｕｔｉｏｎｏｆｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｎｏｄｅｓｓｅｌｅｃｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｃｌａｓｓｉｃａｌＬＥＡＣＨ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＬＥＡＣＨａｌｇｏｉｔｒｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｄｅｓｉｎｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒ，ａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇｆｏｕｒｏｆｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｉ．ｅ．，ｎｏｄｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｙ，ｎｇｏｄｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｐｅｅｄ，ｎｅｔｗｏｒｋａｖｅｒａｇｅｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｙｇａｎｄｎｅｔｗｏｒｋａｖｅｒａｇｅｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｓｐｅｅｄ。ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｓｏｆｃｌｕｓｔｅｒｈｅａｄｓａｎｄｃｌｕｓｔｅｒｎｏｄｅｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ｔｈｕｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｓｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｌｏｎｇｓｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｌｇａｏｒｉｔｈｍｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｃｅｒｔａｉｎｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｅｎｅｒｙｇｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒｅｄｕｃｅｓ１４．７％．ａｎｄｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｉｆｅｃｙｃｌｅｅｘｔｅｎｄｓ１７．３％．

分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法

现代电子技术ModernElectronicsTechnique

Feb.2022

Vol.45No.42022年2月15日

第45卷第4期

无线传感器网络（WirelessSensorNetwork，WSN）广泛应用于智慧农业、环境监控、战场监控和动物跟踪等方面[1⁃2]，其由传感模块、存储模块、计算模块、电源模块组成[3]。由于传感器节点体积小，自身的计算、通信能力及存储能量有限，WSN监测的区域广，部署的传感器节点众多，无法为大量传感器节点更换电池等缺陷[4⁃5]，使得有效节省全网节点能耗成为需要解决的重要问题。路由协议是影响传感器节点能耗的主要因素之一，也是提高无线传感器网络寿命的一个关键因素，其中分簇路由协议是路由协议的一类，因其节省能耗而被广泛应用[6⁃7]。基于此，本文提出一种分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法。

1经典分簇路由算法分析1.1LEACH算法LEACH算法将全网节点分成几个簇[8⁃9]，簇内能进

DOI：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2022.04.011引用格式：方旺盛，彭美平，胡中栋.分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法[J].现代电子技术，2022，45（4）：55⁃60.

分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法方旺盛，彭美平，胡中栋（江西理工大学信息工程学院，江西赣州341000）

摘要：针对PEGASIS算法形成的链路太长、维护成本太高，COSEN算法形成的链路存在交叉链、数据逆传递等缺陷，文中提出分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法。该算法首先根据数据的相关性将全网区域分成若干个长条状的区域，在每个区域中节点根据它们之间的距离和角度连接成一条链，若有交叉链，删除交叉链中较长的那条链。成链过程中会产生孤立节点，若是分区域内的孤立节点，则根据它们之间的距离和角度及支链中的节点数连接到链中；若是区域外的节点，寻找已经成链的最近节点连接到链中，形成分区域的树型多链结构。最后各分链的链头以单跳和多跳相结合的方式与sink节点通信。仿真结果表明，文中算法可有效避免长链的形成，能够节省全网节点能耗，减小数据传输时延，延长无线传

WSN第05章、路由协议

WSN路由协议关键技术
考虑网络和节点能量优化
节点能量限制，大部分能量用于通信，所以研究低功耗的通信协议，尤其是路由协议
具有高可扩展性
网络规模，节点上千个，节点越多，路由收敛越慢、路由越不稳定，Ad Hoc的路由不能照搬
网络拓扑变化强
节点移动、失效 & 无线信道 & 规模大，拓扑变化频繁，如何建立快速收敛、复杂度低的路由？）
12
路由协议分类（1）
– 被动路由:
• 也叫按需(On Demand)路由 • 与主动路由相反，被动路由认为在动态变化的网络环境中，没有必要维护去往其它所有节点的路由。 • 仅在有去往目的节点路由的时候才“按需”进行路由发现。 • 被动路由协议根据网络分组的传输请求，被动地搜索从源节点到目的节点的路由。 • 当没有分组传递请求时，路由器处于静默状态，并不需要交换路由信息。 • 拓扑结构和路由表内容按需建立，它可能仅仅是整个拓扑结构信息的一部分。 • 优点:不需要周期性的路由信息广播，节省了一定的网络资源。 • 缺点:发送数据分组时，如果没有去往目的节点的路由，数据分组需要等待因路由发现引起的延时。
内容提要
WSN路由协议概述

WSN路由协议分类
能量感知路由协议

基于查询的路由协议
集群结构路由协议地理位置路由协议
路由协议分类（1）
按路由发现策略划分
– 主动路由:
• 也叫表驱动(Table Driven)路由， • 主动路由的路由发现策略与传统路由协议类似，节点通过周期性地广播路由信息分组，交换路由信息，主动发现路由， • 节点必须维护去往全网所有节点的路由。 • 优点:当节点需要发送数据分组时，只要去往目的节点的路由存在，所需的延时就会很小。 • 缺点:需要花费较大开销，尽可能使得路由更新能够紧随当前拓扑结构的变化，浪费了一些资源来建立和重建那些根本没有被使用的路由。

基于OMNeT++的传感器网络仿真

基于OMNeT++的传感器网络仿真1操敏1，李文锋1，袁兵11武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉（430063）E-mail：cm_991221@摘要：本文介绍了OMNeT++的组成和体系结构，详细论述了OMNeT++编程的语法，并对OMNeT++的建模过程作了较为深入的阐述。

我们实现了在界面程序中为仿真配置运行参数，并在OMNeT++平台上对LEACH协议进行了仿真。

关键词：网络仿真用户接口无线传感器网络中图分类号：TP391.9 A1．引言OMNeT++是Objective Modular Network TestBed in C++的英文缩写，它是开源的基于组件的模块化的开放网络仿真平台，是近年来在科学和工业领域里逐渐流行的一种优秀的网络仿真平台。

OMNeT++作为离散事件仿真器，具备强大完善的图形界面接口和可嵌入式仿真内核，同NS2，OPNET和JavaSim等仿真平台相比，OMNeT++可运行于多个操作系统平台，可以简便定义网络拓扑结构，具备编程，调试和跟踪支持等功能。

OMNeT++主要用于通信网络和分布式系统的仿真，目前最高版本为OMNeT3.2p1]1[。

2．OMNeT++框架2.1 OMNeT++组成OMNeT++主要由六个部分组成：仿真内核库（simulation kernel library,简称Sim），网络描述语言的编译器（network description compiler, nedc），图形化的网络编辑器（graphical network description editor,GNED），仿真程序的图形化用户接口－Tkenv，仿真程序的命令行用户接口－Cmdenv，图形化的向量输出工具－Plove。

Sim是仿真内核和类库，用户编写的仿真程序要同Sim连接，Sim在OMNeT++中占据最为核心重要的地位。

下面详细介绍的另外两重要组成部分。

1．网络描述（NED）语言NED是模块化的网络描述语言。

基于LEACH的WSN分簇拓扑控制LEACH-ML算法

效工作时间是1 900 s；运行本文设计的算法时，节点在300 s
开始死仁2 500 s停止工作，有效工作时间是2 100 So所
关键词：无线传感器网络；分簇；最小生成树；拓扑控制中图分类号：TN929. 5； TP212. 9 文献标识码：A 文章编号：1003-9767 (2021) 08-099-03
Improved LEACH-ML Algorithm for Clustering Topology Control in WSN Based on LEACH
3仿真与分析
3.1评价指标
本文主要从两个方面进行网络性能分析和模拟仿真，包括网络生存时间、网络节点能耗佝。
3.2测试环境
笔者使用网络模拟工具Network Simulator version 2
(NS2)进行仿真，对比了 LEACH、GAF以及LEACH-ML
算法，场景参数如表1所示。
仿真参数网络大小
为减轻节点能量消耗，延长网络生成周期，在选择簇头时，需要综合考虑节点剩余能量和节点度。各个节点可以通过权重概率公式计算出各自的权重概率Pm:
P = P1 (Ecurr / Elmt -1 / nother ) + p2 (1 / 2)^ + p3 X 1 / „ ( 1 ) 式中，仿真系数耳、巴、巴需要经过实验确定。在簇内选择簇头节点时，簇内节点需要向邻居广播自身权重信息，收到此消息的节点会比较权重概率。如果簇内节点自身的权重概率较大，则广播自身的信息，否则就停止广播，直到广播时间到达为止。至此，本正六边形区域簇头节点就可以确定下来。簇内节点知道本区域的簇头信息后，全部向簇头发送加入该簇请求消息，簇头节点收到消息后，给予确认并保存簇内其他节点信息。最后，所有正六边形区域内的簇头节点将自身成功选为簇头的消息发给基站，基站更新全网拓扑信息，至此就建立了整个网络结构。

基于LEACH协议的助理簇头分簇算法

ａｃｒｉｇｔｈｌｓｅｅｄｎｄ ’ ｏｔｐｉａｏａｉｎ，ｅｉｉｇｍｅｂｒｆｔｅｃｕｔｒｅｅｇｎｈｍｂｒｏｏｅｎｔｅｃｕｔｒｈｃｏｄｎｏｔｅｃｕｔｒｈａｏｅＳｇｅｇ‘ ｈｃｌｌｃｔａｏｒｍａｎｎｍｅｓｏｈｌｓｅｎｒｙａｄｔｅｎｕｅｆｎｄｓｉｈｌｓｅ，ｔｅ
ＬＯＮＧｉｈｎ，Ｊ．ｅＣＨＥＮｕｎｔｏ．ＤＥＮＧｎ．ｅＬＩｎ，ａｇｚＹａ．ａ一，Ｄｏｇｍｉ，ＬＩＦｎ４Ｂｉ
ｆ．ｈｏｆＣｏ１ＳｃｏｌｏｍｐｕｅｎｔｒａｄＣｏｍｍｕｉａｉｎＥｎｉｅｒｎ，ａｇｈｎｃｔｏｇｎｅｉｇＣｈｎｓａＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅ＆ＴｅｈｏｏｙＣｈｎｈａ４１１Ｃｈｎ；ｉｅｓｔｏｃｅｃｙｃｎｌｇ，ａｇｓ０１４，ｉａ
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一
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第３７卷第７期
Ｖ＿＿７
工
程
２１年４月０１

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简述leach算法的工作流程。

LEACH算法是一种用于无线传感器网络（WSN）中的分簇协议。

该算法旨在减少能量消耗，延长传感器节点的寿命，增加网络的可靠性和稳定性。

其流程如下：
1. 初始化：每个传感器节点都会随机生成一个浮点数，并用该数与传感器网络的阈值进行比较。

若节点浮点数小于阈值，则节点作为簇头参与到簇头选举中；否则，节点成为普通节点。

2. 簇头选举：各个节点会发送概率性的选举请求给簇头，簇头选择了之后，该节点将组成一个簇并成为簇头，并广播自己是簇头的信息给所有普通节点。

3. 簇头分配：在确定每个簇头之后，簇头将其覆盖范围内的普通节点加入到该簇，并将簇员节点分配到不同时间片进行通信，以减少能量的消耗。

簇成员向簇头发送数据，簇头检查数据并压缩以便传输。

4. 时隙轮换：为了避免节点能量分布不均匀，簇头在各自簇内定期轮换时隙，以保证每个节点都有机会参与到数据传输中。

5. 路由：簇头定期将本簇采集的数据通过路由协议传输到其他位置的基站。

6. 能量检测：当某个节点的能量已经耗尽时，节点不再参与到数据传输中，因此簇内节点需要定期检测其它节点的能量状况，以便取代能量耗尽的节点并保持网络的稳定性。

总的来说，LEACH算法采用了分簇的策略，通过将传感器节点分配到不同时间片实现对其能量的有效管理，并引入时隙轮换的机制，以令能
量在各个节点间平衡分配，从而延长网络寿命，增强网络的可靠性和稳定性。