一種基于LEACH的改進(jìn)型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法

3 仿真分析
3．1 DE―LEACH與LEACH性能比較
利用Matlab工具對(duì)LEACH算法和DE―LEACH算法進(jìn)行仿真比較，主要比較：
(1)存活節(jié)點(diǎn)數(shù)隨輪次變化曲線；
(2)數(shù)據(jù)采集總比特?cái)?shù)(二次融合前)隨輪次變化曲線。
仿真中，假設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由100個(gè)相同的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成，隨機(jī)拋撒在100 m×100 m的區(qū)域內(nèi)，遠(yuǎn)程基站位于坐標(biāo)點(diǎn)(x=0，y=一100)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)初始能量為O．5 J，發(fā)送和接收電路損耗為Elec=50 nJ／b，數(shù)據(jù)融合消耗為Eda=5 nJ／b。放大系數(shù)為Efs=10 pJ／b／m2(dd0)，Emp=O．001 3 pJ／b／m4(d>d0)，其中數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度為2 000 b，廣播包長(zhǎng)度
為200 b，總帶寬為1 MHz。為簡(jiǎn)化仿真復(fù)雜度，監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)通信按自由空間模型取Efs=10 pJ／b／m2，而簇頭節(jié)點(diǎn)與基站通信由于距離較遠(yuǎn)(>100 m)，按多徑傳播模型取Emp=O.001 3 pJ／b／m4。
根據(jù)第二層簇頭對(duì)收到的第一層簇頭數(shù)據(jù)進(jìn)行二次融合的融合率不同，這里分完全不融合、50％融合、完全融合分別進(jìn)行了仿真比較。
完全不融合，即將第一層簇頭發(fā)送來的數(shù)據(jù)包不加處理地組成一個(gè)長(zhǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)送到基站，這時(shí)第二層簇頭相當(dāng)于只是完成了數(shù)據(jù)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的功能。仿真發(fā)現(xiàn)，即使在完全不融合的情況下，DE―LEACH的首節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間也要比LEACH晚30％，50％節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間晚15％(如圖1)。數(shù)據(jù)采集總比特?cái)?shù)DE―LEACH比LEACH高出12％(如圖2)。雖然末節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間早于LEACH，但網(wǎng)絡(luò)中存活期非常集中，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)大面積監(jiān)控盲區(qū)的時(shí)間短，若要保證數(shù)據(jù)采集的持續(xù)性和完整性，對(duì)監(jiān)控區(qū)域重新部署節(jié)點(diǎn)將比LEACH算法更經(jīng)濟(jì)有效。

50％融合，即將第一層簇頭發(fā)送來的數(shù)據(jù)包壓縮一半之后發(fā)送到基站。各個(gè)第一層簇頭發(fā)送的數(shù)據(jù)包中仍然含有第一層簇頭數(shù)據(jù)包的包頭等基站不需要的冗余信息，可以進(jìn)行進(jìn)一步融合。仿真發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行50％融合后，DE―LEACH的首節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間比LEACH晚40％，50％節(jié)點(diǎn)死亡時(shí)間晚25％(如圖3)。數(shù)據(jù)采集總比特?cái)?shù)DE―LEACH比LEACH高出22％(如圖4)。