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低エネルギー適応型クラスタリング階層（「LEACH」）[1]は、無線センサーネットワーク（WSN）のクラスタリングとシンプルなルーティングプロトコルと統合されたTDMAベースのMACプロトコルです。LEACHの目標は、クラスタの作成と維持に必要なエネルギー消費を削減し、無線センサーネットワークの寿命を延ばすことです。
プロトコル
LEACH は階層型プロトコルであり、ほとんどのノードがクラスタ ヘッドに送信し、クラスタ ヘッドがデータを集約して圧縮し、ベース ステーション (シンク) に転送します。各ノードは、各ラウンドで確率的アルゴリズムを使用して、そのラウンドでクラスタ ヘッドになるかどうかを決定します。LEACH では、各ノードがベース ステーションまたは最も近いクラスタ ヘッドに直接到達できるほど強力な無線を備えているが、この無線を常にフルパワーで使用するとエネルギーが無駄になるものと想定しています。
クラスター ヘッドであったノードは、 Pラウンドの間、再びクラスター ヘッドになることはできません ( Pはクラスター ヘッドの希望割合)。その後、各ノードが再びクラスター ヘッドになる確率は 1/ Pになります。各ラウンドの終了時に、クラスター ヘッドではない各ノードは最も近いクラスター ヘッドを選択し、そのクラスターに参加します。次に、クラスター ヘッドは、クラスター内の各ノードがデータを送信するためのスケジュールを作成します。
クラスタ ヘッドではないすべてのノードは、クラスタ ヘッドによって作成されたスケジュールに従って、TDMA 方式でのみクラスタ ヘッドと通信します。クラスタ ヘッドに到達するのに必要な最小限のエネルギーを使用して通信し、タイム スロットの間だけ無線をオンにしておく必要があります。
LEACH はCDMAも使用しているため、各クラスターは異なる CDMA コード セットを使用し、クラスター間の干渉を最小限に抑えます。
プロパティ
このアルゴリズムの特性は次のとおりです。
- クラスターベース
- 回転しながら各ラウンドでランダムにクラスターヘッドを選択する。または、最もエネルギーの高いセンサーに基づいてクラスターヘッドを選択する。
- クラスターメンバーシップ適応
- クラスターヘッドでのデータ集約
- クラスタヘッドはシンクまたはユーザーと直接通信します
- TDMA経由でクラスタヘッドとの通信が行われます
- 閾値
LEACHの欠点[2]
LEACH の欠点は次のとおりです。
- クラスタヘッドを選択する際にノード間の残存エネルギーは考慮されない
- ランダムかつ可変サイズのクラスター形成
- クラスターヘッドのランダムかつ不均一な分布
- クラスターヘッドからベースステーションまでのエネルギー使用効率が低い状況でのシングルホップ通信
- ある時点ではマルチクラスタリングは必要なくなる可能性があり、ある時点では最適なクラスタの数はN（ネットワーク内のライブノードの数）まで高くなる可能性があります[3]
参考文献
- ^ Heinzelman, W.、Chandrakasan, A.、および Balakrishnan, H.、「ワイヤレスマイクロセンサーネットワーク用のエネルギー効率の高い通信プロトコル」、第 33 回ハワイ国際システム科学会議 (HICSS) の議事録、2000 年 1 月。論文
- ^ Varshney, Shweta; Kuma, Rakesh (2018). 「WSN における LEACH ルーティング プロトコルのバリアント: 比較分析」。2018第8回クラウド コンピューティング、データ サイエンス & エンジニアリング国際会議 (Confluence)。IEEE。pp. 199–204。doi :10.1109/confluence.2018.8442643。ISBN 9781538617199. S2CID 52125657。
- ^ Roy, Nihar Ranjan; Chandra, Pravin (2018). 「LEACH プロトコルにおける最適クラスター推定に関する注記」. IEEE Access . 6 :65690–65696. doi : 10.1109/ACCESS.2018.2877704 . ISSN 2169-3536. S2CID 53779139.