لیچ یک پروتکل مسیریابی مبتنی بر خوشه در شبکه‌های حسگر بی‌سیم است که اولین بار در سال 2000 توسط هاینزلمن و همکارانش معرفی شد. هدف از این پروتکل کم کردن انرژی مصرفی نودها به منظور بهبود طول عمر شبکه حسگر بی‌سیم می‌باشد.

عملکرد لیچ

در لیچ نودها (حسگرها) اطلاعات خود را به سرخوشه مربوطه‌شان ارسال کرده و سپس سرخوشه‌ها داده‌های دریافتی را جمع‌آوری و فشرده کرده و در قالب یک بسته به سمت ایستگاه اصلی (یا سینک) می‌فرستند. هر نود از یک الگوریتم تصادفی برای تعیین اینکه آیا در چرخه جاری نقش سرخوشه را بگیرد یا خیر استفاده می‌کند. لیچ فرض می‌کند که هر نود توان رادیویی لازم برای ارسال به پایگاه اصلی یا نزدیک‌ترین سرخوشه را دارد (هرچند استفاده از حداکثر توان رادیویی به صورت مداوم سبب مصرف هدر رفتن انرژی می‌شود).

نودهایی که سرخوشه می‌شوند، تا p چرخه نمی‌توانند دوباره نقش سرخوشه را بگیرند. P درصد دلخواهی از تعداد خوشه‌هاست. بنابراین در هر چرخه هر نود با احتمال 1/p امکان دارد سرخوشه شود. در پایان هر چرخه، نودهایی که سرخوشه نیستند نزدیک‌ترین سرخوشه به خود را انتخاب کرده و به خوشه مربوط به آن می‌پیوندد. سپس هر سرخوشه برای هر نود عضو خوشه‌‌اش یک جدول زمابندی جهت مشخص کردن زمان ارسال داده، ایجاد می‌کند (هر نود فقط در زمان مشخص شده می‌تواند به سرخوشه اطلاعات ارسال کند).

تمام نودهای غیرسرخوشه، تنها از طریق پروتکل TDMA با سرخوشه ارتباط برقرار می‌کنند و این کار را با توجه به جدول زمانبندی ساخته شده توسط سرخوشه انجام می‌دهند. برای هدر نرفتن انرژی، نودها تنها در اسلات زمانی اختصاصی مشخص شده رادیوهایشان را روشن نگه می‌دارند.

در لیچ از متد دسترسی به رسانه CDMA نیز استفاده می‌شود؛ هر خوشه از کدهای متفاوت CDMA استفاده می‌کند تا بدین ترتیب تداخل بین خوشه‌ها کمینه شود.

ویژگی‌های لیچ

ویژگی‌های این الگوریتم عبارتند از:

  • مبتنی بر خوشه
  • انتخاب تصادفی سرخوشه در هر چرخه به صورت چرخشی، و یا انتخاب سرخوشه بر اساس داشتن بالاترین سطح انرژی
  • عضویت تطبیقی در خوشه‌ها
  • تجمیع داده در سرخوشه
  • برقراری ارتباط مستقیم بین سرخوشه با نود سینک و یا کاربر
  • ارتباط با سرخوشه با استفاده از متد TDMA

 

شبیه‌سازی

شبیه‌سازهای منبع‌باز و تجاری فراوانی برای شبیه‌سازی لیپچ وجود دارند همچون:

1) ns (متن‌باز)
2) OPNET
3) NetSim (نرم‌افزار اختصاصی)
4) ++OMNeT (محیط یکپارچه توسعه نرم‌افزار، IDE)
5) TinyOS (متن‌باز)

 

بعضی نقاط ضعف لیچ

  • در نسخه اصلی این پروتکل به علت اینکه تمام نودها با احتمالی ثابت به عنوان سرخوشه انتخاب می‌شوند ممکن است برخی از نودهای حسگر نامناسب نیز انتخاب گردند که این امر باعث ایجاد هزینه‌های اضافی می‌شود.
  • در این پروتکل ممکن است خوشه‌هایی با تنها یک عضو ایجاد شوند که در این صورت به دلیلی ارسال مستقیم اطلاعات به ایستگاه اصلی، انرژی این نودها به سرعت تمام خواهد شد. این در حالی‌ست که این خوشه‌ها می توانند با ادغام با خوشه‌های مجاور از بین بروند.
  • از آنجا که انتخاب سرخوشه‌ها در این روش تصادفی است، ممکن است برخی از انتخاب ها باعث مصرف سریع انرژی بعضی از نودهای حسگر مهم که در شبکه نقش اتصال بین دو زیر شبکه را دارند شده و این مسئله سبب گسسته شدن شبکه شود.

تا کنون نسخه های بهبودیافته گوناگونی از پروتکل LEACH همانند E- LEACH، TL- LEACH، M- LEACH ، LEACH-C و V- LEACH توسط محققان ارائه شده اند.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

بر اساس رای 15 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *