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国际期刊的创新在计算机和通信工程的研究

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回顾LEACH-Homogeneous和异构无线传感器网络

Supriya Dhauta1,Ripul圣人2
  1. PG的学生,电子和通信,Bahra大学Waknaghat,印度
  2. 助理教授、电子与通信、Bahra大学Waknaghat,印度
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文摘

增加采用无线通信和传感器技术,无线传感器网络是目前用于各种各样的应用程序从军事和医疗行业。传感器网络的主要挑战是传感器节点电池供电的,能源利用率是需要特别关注的主要问题。以前传感器节点被认为是均匀的每个节点都有相同的能量,处理能力和功能但为了延长网络生命周期的研究已经发展植入异构无线传感器网络中不同能量水平提供一些节点。本文启示当前调查基本同构和异构无线传感器网络的聚类技术。

关键字
无线传感器网络(网络),低能量自适应聚类层次结构(LEACH),异构传感器网络,均匀,系统种,能源消耗。

我的介绍。
无线传感器网络是一个活跃的研究领域的一个有吸引力的和快速增长的领域。网络使用在许多应用程序中,如区域监控、医疗监控、环境/地球遥感、工业监控等。WSN微小的装置称为传感器节点组成的密集部署地域广阔,能够检测各种事件。传感器节点由传感器、控制器、内存、收发器、A / D转换器和电池。传感、处理和通信三个主要操作的传感器节点。基站的过程和存储数据从传感器接收到的节点。传感器节点的数据转发基站直接传播,或通过种沟通。传感器节点的内存数量有限,处理能力,沟通范围和最重要的是有限的能量因为传感器节点是电池供电的[10]。很难取代和充电电池的传感器节点部署在恶劣的环境。层次路由是一种有效的技术来减少能源消耗的数据聚合和融合,以减少传输到基站。第一个层次的协议是低能量自适应聚类层次结构(LEACH)。 The idea of LEACH is to form cluster of sensor nodes based on received signal strength and use cluster head as the router to sink. Many hierarchical protocols were emerged based on the idea of LEACH. The goal of this paper is to provide a current survey on LEACH based protocols.
论文组织:本文的其余部分组织如下。第二部分介绍了LEACH协议架构.Section三世展览的细节各种LEACH-based同构和异构传感器网络的调查。在第四节,不同的协议的性能。

二世。LEACH协议的体系结构
低能量自适应集群层次结构(LEACH)是一种自适应、自组织和集群协议。在浸出,一个节点的集群节点形式,每个集群作为集群的头。所有非集群头节点集群节点传输的数据被称为成员头上。集群头执行信号处理接收到的数据(即数据聚合)和传输数据到b [1]。簇头消耗更多的能量比集群成员。集群头耗尽能源属于集群的所有节点失去沟通能力。为了克服这个LEACH介绍集群随机旋转头,这样能量节点之间的负载平衡。LEACH算法确保每个节点在一个集群将被选为簇头与平等的可能性在浸出操作分为轮如图1所示。每轮有两个阶段:设置阶段和稳态阶段。
图像
在设置阶段随机选择簇头,节点接近集群头使集群动态。在稳态阶段每个集群节点将数据发送给各自的簇头,然后集群头聚合数据并将其发送给汇聚节点。
sub-phases包括在上面的阶段是:广告阶段,集群设置阶段,计划创建阶段和数据传输阶段[5]。
在广告阶段每个节点选择随机数在0和1之间,如果数量小于阈值,那么它宣传自己是集群头通过广播广告消息(副词)使用carriersense多个访问(CSMA) MAC协议。T (n)计算eq。(1) [5]。
图像
在那里,
鉴于网络的节点数量
P =预定义的CH的比例(P = 0.05)
r = r是当前回合
G =节点没有集群在最后1轮/ P。
这个广告信息包括节点的ID和一个头歧视这个消息作为一个公告消息[1]。在这一阶段非集群节点必须保持他们的接收器。每个非集群头节点决定各自的簇头基于接收信号强度的广告信息。后决定集群每个节点是每个节点发送一个连接请求消息(join-REQ)选择CH。这个消息也是一枪组成集群节点的ID和消息头的ID。这是包含在集群设置阶段。在收到所有(join-REQ)消息创建TDMA调度和这个时间表是传播到集群中的所有节点。这确保没有碰撞之间的数据信息,还允许每个非集群头节点的广播组件被关闭,除了他们的传输时间,从而降低了能源消耗。这一阶段被称为计划创建阶段。TDMA调度设置阶段完成后和稳态操作开始。稳态阶段是数据传输阶段,节点发送数据到集群在一个给定的时间段直接或通过intra-cluster沟通。减少能量耗散功率控制必须设置[1]。The CH nodes must keep its receiver on to receive all the data from the nodes. When all the data is received CH nodes performs aggregation to compress the data and then this data is sent to base station directly or through inter-cluster communication .After a certain time a new round begin [5].
a .同构和异构无线传感器网络模型:
在同构无线传感器网络中的所有节点网络配备相等的能量。在异构超级存在,正常,推进节点均匀分布在空间,初始能量的正常节点初始能量是一样E0均匀网络的所有节点。超级节点的能量是β时间超过正常节点和推进节点的能量是α倍正常节点。在异构的情况下有不同的加权概率正常,提前和超级节点[3]所示。
b .传感器节点通信:
种inter-cluster沟通:每个簇头选择最近的簇头在一跳范围内的下一跳。种intra-cluster交流:intra-cluster路由的路由是指发生在传感器之间属于同一个集群。直接扩散:直接扩散(DD)构造传感器节点之间的路由和BS [6]。

三世。基于同构和异构传感器网络的聚类算法

稳定的选举协议:
Smaragdakis G。等[2]提出的9月,两级heterogeneous-aware协议延长稳定时期,也描述了一些协议的不稳定性在异质性的存在,一旦某些节点死亡。它包括两种类型的节点:普通节点和节点。平衡集群成为推进节点能耗超过正常节点[2]。稳定的选举协议是能源意识和基于加权选举每个节点成为簇头的概率根据每个节点的剩余能量。平衡能源消耗集群成为推进节点通常比正常节点[2]。这段延长的稳定性(即网络操作的开始直到死亡的第一传感器节点)和吞吐量。
b . EEHC:节能网络异构集群方案:
Kumar d等[3]引入一个节能三级异构集群方案基于加权概率为簇头的选举。EEHC与LEACH协议比较其性能存在异质性。演讲有三种类型的节点,超级节点,推进节点和普通节点。不同的节点有不同的加权概率。根据这些概率阈值获得,用于选择集群头在每一轮。演讲充分利用推进和超级节点的异质性通过引入额外的能量因此增加了稳定的区域,减少不稳定区域。
c . EHE-LEACH:增强异构LAECH协议终身增强无线SNs:
Tyagi s等[6]提出一个增强的两级异构浸出(EHE-LEACH)协议还终身增强SNs和克服的主要缺点9月协议(即稳定性差)。有两个级别的节点:正常,推进节点。簇头选择加权基地的可能性。基于这些加权概率提出了各自的阈值。这个协议是使用直接扩散(DD)和浸出的组合。在EHE-LEACH用来固定的距离阈值,单独的DD和集群。该模型考虑两个参数:最小化执行和最大化的寿命和稳定性通过结合两种技术同时直接扩散和集群。活着的最后一半的节点活着两个关键参数用于测量系统的寿命和稳定性。仿真结果表明,网络领域的寿命和稳定性显著增强与LEACH相比,9月。
d . EEM-LEACH:集群网络的节能种LEACH路由协议:
Antoo a等[4]提出了一种节能均匀路由协议EEM-LEACH发现多次反射路径和最小沟通成本从每个节点到基站。簇头的选择是基于最大剩余能量和节点的平均能量消耗。在拟议中的协议阈值T (n)通过合并调整剩余能量和平均能量消耗.EEM-LEACH包括一种集群间沟通和直接沟通。从每个集群种路径去基站取决于沟通成本度量方程所示,选择在设置阶段[4]。这个协议是集中即中心基站发送消息。浸出甚麽节目更好的一生,最小化能量消耗和良好的包交付比现有的协议。
e .异构种LEACH路由协议:
Sharma s等[5]介绍了异构多级聚类方法来提高能源效率通过保持无线电通信距离尽可能最小。有三种类型的节点:正常节点、中间节点和节点。它允许inter-cluster沟通。在这个协议簇首发送的聚合数据提前节点接近b或BS直接取决于距离越小。协议提供了更好的结果和更节能与LEACH相比。
f . DEEC:设计的分布式异构无线传感器网络节能的聚类算法:
清l .等[7]计划的一种节能意识算法适合多级异构无线传感器网络。在这个算法簇头选举的比率平均能量的网络和节点剩余能量将被考虑。簇首的选择是基于初始和剩余能量的节点。作者认为所有的传感器网络的节点包含不同的能量,这是一种异质性的来源。DEEC保证网络中所有节点几乎在同一时间死去。DEEC协议是集中的,基站广播所有节点的总能量和估计的生活时间。在处理节点应该保持总能量的先验知识和网络的生命周期。仿真表明,DEEC执行更有效地比其他协议(LEACH, 9月,LEACH-F)。
g .改善LEACH协议对于无线传感器网络:
Kumar n等[8]提出了一种改进的浸出(I-LEACH)均匀LEACH协议的无线传感器网络需要克服两个缺点即簇头的选择是基于概率和簇头的位置是不确定结果CHs是集中在一个网络的一部分。I-LEACH包括两个主要的变化、残余能量用于选择簇头,而不是概率和坐标用于形成集群,他们必须保持CH接近每个传感器节点。I-LEACH还使用一阶能量耗散广播模型。仿真结果表明,I-LEACH解决节点异构性的问题,因为它适用于残余能量的概念。在LEACH协议I-LEACH提高网络寿命。
h . U-LEACH:异构无线传感器网络的路由协议:
Kumar n等[9]提出了universal-low能量自适应集群层次结构(U-LEACH)协议显示显著减少剩余能量的节点。U-LEACH是一个基于链形成分层集群异构网络的协议。簇头的选择是基于节点的剩余能量和初始能量。用于传输数据的过程从节点到簇头是由链形成.U-leach结合的I-LEACH特性和pegasi(链形成)协议连同异质性的概念。仿真结果表明,该稳定时期得到了增强和引入妇幼保健的概念减少了能源的消耗,因此增加了网络的寿命。
即簇头选举对能源和延迟约束的无线传感器网络应用程序:
塔迦尔a . et al[10]说明一个齐次路由算法通过引入能量交换延迟指数(编辑)优化能源和延迟。能源消费的距离成正比,但会增加延迟。建议的方法是使用两种类型的派生的距离叫欧氏距离和跳数来测量距离。编辑是集中的,算法是由水槽通过发送消息。在这等待每个节点能量消息之前,广播的能量水平。簇头选举的基地上剩余的能量。如果两个或两个以上的节点有相等的能量计算编辑从方程[10]。每个可能的CH将等待1 /编辑*在宣布之前是CH。结果表明,由数据包延迟感到小当使用欧氏距离与跳数相比。也表明,每个节点能量消耗更多的欧几里得距离时使用。
j .基于聚类的混合路由协议提高无线传感器网络的网络生命周期:
Gnanambigai j .等[11]提出了一种新的基于混合路由协议称为象限的低能量自适应聚类层次结构(QB-LEACH)。这个协议集成两种不同协议的优势:基于象限定向路由(Q-dir)和浸出。这个协议融合聚类方法和限制洪水。在QBLEACH集群的形成是基于基于Q-DIR浸出过程和数据传输。CH IGN BS网关通过中间节点进行通信。三个性能指标是:路由开销,平均能源消耗数据传输和一生的网络。通过仿真表明QB-LEACH延长网络寿命有限数量的节点进行数据传输。也通过使用IGN大型通信距离CH和BS会降低。
k .改进能源效率半静态路由算法使用水槽迁移方案:
迪帕莉等[12]提出一种改进的能效semi-static集群协议基于水槽流动性。在IEESSC集群是基于剩余能量。IEESSC EESSC的一个改良版本使用水槽的流动性,降低沟通成本。EESSC能源意识到基于层次聚类协议。在这个协议CH创建集群中的节点列表(信号)和距离列表到其他集群(DLOC)。根据信号在每一轮CHs选择。在IEESSC水槽随机移动每一轮后通过改变它的位置。仿真表明,稳定时期(曾经),网络的生命周期(LND)和MND IEESSC比EESSC和浸出。
l .基于集群路由协议对于无线传感器网络可调集群大小:
旷赖w . et al[13]提出了一种基于集群路由协议对于无线传感器网络命名为可调基于集群路由协议(临床研究专业协会)的集群大小调整,这样交流负载可以均匀地由单个节点共享,因此延长整个传感器网络的生命周期。浸出有一个缺点,不平等的集群大小。对解决这个问题的ARCP每一轮后试图平衡集群的大小。在临床研究专业协会在收到加入消息CH将发送此消息BS的洪水。b发送路由建立的路径创建消息。通过使用数据传送的CH ARCP种传播。仿真显示了临床研究专业协会的优势在浸出。
m .延长Vice-cluster选择方法改善V LEACH协议基础上:
Ahlawat a等[14]提出了一个新版本的LEACH协议叫做VLEACH改善提高网络生命时间通过选择副簇头。副簇头是交替工作只有当簇头将死。副簇头选择的过程是基于最小距离,最大剩余能量和最小能量。结论显示,新版本的改进V-LEACH优于原LEACH协议通过增加网络的寿命。

四。结论
当谈到无线传感器网络设计的主要挑战是如何有效利用能源因为传感器节点是电池供电的。我们的主要目标是提高网络生命时间尽可能长时间和提高网络稳定性。综述了各种同构和异构无线传感器网络和得出结论,异构无线网络显示更好的能源利用率、稳定性和更熟悉的现实生活的应用程序。此外异构传感器网络克服的缺点同质的基础上通过引入inter-clustering和intra-clustering技术。

引用
  1. Heinzelman,邓文迪B。,Anantha P. Chandrakasan, and Hari Balakrishnan.,’An application-specific protocol architecture for wireless microsensor networks’,Wireless Communications, IEEE Transactions on 1.4 (2002): 660-670.
  2. Smaragdakis、乔治·易卜拉欣马塔,火矮人Bestavros。,’SEP: A stable election protocol for clustered heterogeneous wireless sensor networks’, Boston University Computer Science Department, 2004.
  3. Kumar Dilip Trilok c . Aseri, r·b·帕特尔的EEHC:节能异构集群方案为无线传感器网络的,电脑通讯32.4 (2009):662 - 667。
  4. Antoo Ashlyn, a . Rameez穆罕默德EEM-LEACH:节能种LEACH路由协议的网络集群的,控制、仪器仪表、通信和计算技术(ICCICCT), 2014年国际会议上。IEEE 2014。
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  8. Kumar弄,Jasbir Kaur的改进的leach协议的无线传感器网络,无线通信、网络和移动计算(WiCOM), 2011年第七届国际会议上。IEEE 2011。
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  10. 塔迦尔,Ankit Ketan Kotecha,簇头选举对能源和延迟约束Applicationsof无线传感器网络”,(2014):1 - 1。
  11. J.Gnanambigai Nrengarajan, N。Navaladi,提高网络生命周期的基于聚类的混合路由的无线传感器网络,设备、电路和系统(ICDCS), 2014年第二次国际会议。IEEE 2014。
  12. 迪帕莉,Padmavati改进能源效率半静态路由算法使用水槽迁移”轮为,学报2014 RAECS UIET昌迪加尔旁遮普大学,2014。
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  14. Ahlawat、亚莎和六岁的Vineeta Malik四岁,一个扩展vice-cluster选择方法改善V LEACH协议基础上的,先进的计算和通信技术(ACCT), 2013年第三次国际会议。IEEE 2013。