پیاده سازی پروتکل leach در متلب

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 programerPstore@ در ارتباط باشید.

ویدئوی معرفی محصول