Porównanie algorytmów HEED i LEACH w sieciach sensorowych
Cel projektu
Celem projektu było praktyczne porównanie dwóch popularnych algorytmów klasteryzacji — HEED (Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering) oraz LEACH (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy) — w kontekście bezprzewodowych sieci sensorowych.
Zadanie obejmowało ocenę ich wpływu na rozkład zużycia energii węzłów oraz efektywność przesyłania danych do stacji bazowej.
Zakres i metodyka
Do testów przygotowano środowisko oparte na czterech urządzeniach Arduino, które pełniły rolę węzłów sensorowych. Każdy z węzłów był wyposażony w fotorezystor, rejestrował natężenie światła i komunikował się bezprzewodowo z bazą danych poprzez protokół UDP.
Algorytmy HEED i LEACH zostały zaimplementowane w języku C++.
W obu przypadkach węzły wybierały liderów klastrów w kolejnych rundach, jednak w HEED oprócz poziomu energii uwzględniano również odległość węzła od lidera i stacji bazowej, co pozwalało na bardziej równomierny rozkład obciążenia.
Przebieg testów
Przeprowadzono serię symulacji, w ramach których monitorowano parametry pracy każdego węzła oraz zmiany poziomu zużycia energii. Analizowano, jak zastosowane podejście do wyboru liderów wpływa na czas pracy sieci i stabilność komunikacji między węzłami.
Wyniki i obserwacje
Testy wykazały, że algorytm HEED lepiej rozkłada obciążenie między węzłami w porównaniu do LEACH, co przekłada się na mniejsze straty energii oraz wydłużenie żywotności całej sieci sensorowej.
Potwierdzono, że uwzględnianie odległości oraz kosztu przesyłu danych w wyborze liderów może znacząco zwiększyć efektywność energetyczną.
Podsumowanie
Zrealizowane porównanie pozwoliło zweryfikować w praktyce założenia teoretyczne obu protokołów. Projekt stanowi przykład zastosowania algorytmów klasteryzacji w rzeczywistym środowisku opartym na Arduino oraz ukazuje zależność między parametrami technicznymi a żywotnością sieci sensorowych.
Potwierdzono, że uwzględnianie odległości oraz kosztu przesyłu danych w wyborze liderów może znacząco zwiększyć efektywność energetyczną.
