پروتکل Leach
پروتکل leach شناختهشدهترین روش خوشهبندی در شبکه های حسگر بی سیم است. در این روش خوشهبندی با استفاده از یک روش توزیعشده، خوشهها را فرم میدهند. پروتکل leach به انتخاب شدن سرخوشهها بهصورت تصادفی و با یک احتمال ثابت تأکید دارد. (تمام گرهها از احتمالی یکسان برای سرخوشه شدن برخوردارند.) گرهها همگن فرض میشوند(گرهها دارای انرژی اولیه یکسانی هستند). در این الگوریتم حسگرها بهصورت تصادفی در یک ناحیه توزیع و ثابت در نظر گرفته میشوند. آنها در گروهها یا خوشههایی دستهبندی میشوند و هر گروه یک سرخوشهای دارد که در هر ناحیه از طریق سر خوشهاش با سینک که در مرکز شبکه قرار دارد بهصورت مستقیم ارتباط برقرار میکند. بهاینترتیب هم تعداد ارسال و دریافتها در شبکه کاهش مییابد و هم دادههای زائد که به علت نزدیکی حسگرهای یک خوشه به یکدیگر تولید میشوند حذف میشوند.
عملکرد پروتکل leach
عملکرد پروتکل leach از دورههایی متشکل از چندین دور تشکیلمیشود. احتمال بهینه سرخوشه شدن گرهها برابر است و ثابت در نظر گرفته میشود. تعداد بهینه خوشهها بر اساس توزیع مناسب بین تمام حسگرها و کمینه نمودن مصرف انرژی انتخاب میشود. هر دوره از دور تشکیلشده است. درصورتیکه گره در دور فعلی سرخوشه شود تا انتهای دوره دیگر سرخوشه نخواهد شد. گره برای سرخوشه شدن یک عدد تصادفی در بازه صفر تا یک انتخاب و عدد تصادفی موردنظر را با حد آستانه مقایسه میکند. درصورتیکه عدد انتخابی کوچکتر از حد آستانه باشد گره در دور فعلی سرخوشه میشود. اگر حسگر در این دور سرخوشه نشود احتمال سرخوشه شدن خود را افزایش میدهد و این کار را تا زمانی ادامه میدهد که در دور آخر این احتمال به ۱ برسد.
گرههایی که هنوز در دوره فعلی سرخوشه نشدهاند متعلق به مجموعه G هستند و در هر دور احتمال سرخوشه شدن آنها افزایش مییابد . (رابطه زیر)
در این رابطه r مشخصکننده دور فعلی است و مقدار اولیه آن صفر است. انتخاب این رابطه در پروتکل leach به صورتی بوده که گرههایی که اخیراً سرخوشه نبودهاند در دور فعلی سرخوشه شوند؛ زیرا میتوان انتظار داشت که این گرهها نسبت به گره هایی که اخیراً وظیفه سرخوشه بودن را (که انرژی زیادی مصرف میکند) بر عهده داشتهاند، انرژی بیشتری دارند. میتوان انتظار داشت که در هر دور، هر گره بهطور متوسط یکبار سرخوشه شود. وقتی یک گره سرخوشه میشود، احتمال سرخوشه شدن حسگر تا دوره بعدی صفر شده و احتمال گرههایی که در دور فعلی سرخوشه نشدهاند افزایش مییابد. مجموعه G شامل حسگرهایی است که تاکنون سرخوشه نشدهاند و در زمان t قابلیت سرخوشه شدن رادارند. احتمال سرخوشه شدن آنها از طریق رابطه زیر به دست میآید.
مراحل عملیاتی پروتکل leach
پروتکل leach دارای چهار مرحله عملیاتی پیشنهاد، تشکیل گروه، ایجاد زمانبندی و انتقال داده است، در مرحله پیشنهاد سرخوشه با یک پیام خود را به گرههای دیگر معرفی مینماید. حسگرها از این پیشنهادها، نزدیکترین سرخوشه را انتخاب نموده و درخواست عضویت را برای آن ارسال میکنند. گره سرخوشه یک زمانبندی برای اعضا ایجاد و آن را به حسگرهای عضو ارسال میکند. گرهها در زمانبندی اعلامشده دادههای خود را به سرخوشه ارسال میکنند و سرخوشه با جمعآوری و ترکیب دادهها آن را به سینک ارسال میکند. مصرف انرژی گرههای سرخوشه به دلیل جمعآوری اطلاعات گروههای عضو، ترکیب و ارسال داده ترکیبشده به سینک که در فاصله دورتری قرار دارد بیشتر از گرههای عضو است. با انتخاب تصادفی سرخوشه و درنتیجه چرخش نقش سرخوشه بین گرهها، مصرف انرژی بین آنها بهخوبی توزیع میشود.
پیاده سازی پروتکل
پیاده سازی پروتکل مبتنی بر خوشه بندی leach در متلب + سورس کد شامل 14 فایل .m می باشد که بصورت زیپ شده است و توسط کارشناسان پی استور کاملا تست شده است و پی استور کیفیت محتوای سورس کد را تضمین می کند.
در ادامه خروجی های ارائه شده پس از اجرای فایل start.m را مشاهده می کنید. تصویر زیر نحوه استقرار گره های حسگر و گره سینک را نشان می دهد که در هر بار اجرا گره های حسگر بسته به تعدادشان بصورت تصادفی در یک منطقه پخش می شوند.

الگوریتم leach
سه خروجی مربوط به تعداد بسته های ارسالی به ایستگاه پایه، تعداد گره های غیر فعال و مجموع انرژی گره ها در هردور در زیر آمده است.

الگوریتم leach
برای دانلود و خرید محصول با قیمت استثنایی از قسمت خرید محصول اقدام نمایید تا لینک دانلود ظاهر گردد. با افزایش درخواست کاربران مبنی بر آموزش الگوریتم خوشه بندی Leach در متلب تیم پی استور در حال آماده سازی فیلم آموزش و نحوه کد نویسی پروتکل Leach در متلب است برای اطلاعات بیشتر و زمان انتشار این فیلم آموزشی با آی دی تلگرام ما [email protected] در ارتباط باشید.
programstore –
نظرات و دیدگاه های خود را با ما درمیان بگذارید.