你能设计一个基于能量均衡的LEACH仿真matlab代码,引入能量因子和密度因子改善网络性能
时间: 2024-01-15 07:03:06 浏览: 158
基于能量优化的LEACH路由协议改进
LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)是一种典型的无线传感器网络协议,它采用分簇的方式,通过轮流担任簇头来延长网络寿命。在LEACH协议中,各个节点会按照一定的概率成为簇头,并且每个簇头会周期性地向其所辖的非簇头节点发送数据,以便于进行数据汇聚和传输。
为了提高LEACH协议的性能,可以引入能量因子和密度因子来改善网络性能。在这里,我们可以将能量因子和密度因子作为簇头选择的依据,以便于选择更加合适的节点作为簇头,从而实现网络的能量均衡。
以下是基于能量均衡的LEACH仿真matlab代码:
```matlab
clc; clear;
% 网络参数设置
n = 100; % 节点数量
E0 = 0.5; % 节点初始能量
Es = 50e-9; % 每个比特的能量消耗
ETX = 50e-9; % 发送一个比特的能量消耗
ERX = 50e-9; % 接收一个比特的能量消耗
Efs = 10e-12; % 自由空间传输的能量消耗
Emp = 0.0013e-12; % 多径衰减的能量消耗
d0 = sqrt(Efs/Emp); % 自由空间传输距离
rmax = 100; % 网络半径
p = 0.1; % 簇头概率
T = 1000; % 仿真时间
S = 2000; % 数据大小
k = 0.1; % 能量因子
lambda = 0.1; % 密度因子
L = 10; % 簇大小
% 节点位置随机生成
pos = rmax * rand(n, 2);
% 初始化节点能量和剩余能量
E = E0 * ones(n, 1);
RE = E;
% 初始化簇头和非簇头节点
CH = [];
NCH = 1:n;
% 开始仿真
for t = 1:T
% 节点向簇头发送数据
for i = 1:length(NCH)
% 计算节点到簇头的距离
d = sqrt((pos(NCH(i),1)-pos(CH(:,1),1)).^2 + (pos(NCH(i),2)-pos(CH(:,2),2)).^2);
% 找到距离最近的簇头
[mind, minidx] = min(d);
% 计算发送能量
E(NCH(i)) = E(NCH(i)) - (ETX * S + Efs * S * mind^2);
% 更新簇头能量
E(CH(minidx)) = E(CH(minidx)) - (ERX * S + Efs * S * mind^2);
end
% 选择簇头
if mod(t, round(1/p)) == 0
% 计算每个节点的概率
prob = (k * E./RE + lambda) ./ (k * E./RE + lambda + 1);
% 随机选择簇头
CH = find(rand(1, n) < prob);
% 更新非簇头节点
NCH = setdiff(1:n, CH);
end
% 节点消耗能量
E = E - (ETX + ERX) * L * ones(n, 1);
% 计算剩余能量
RE = E0 - ETX * S - (ETX + ERX) * L * (T-t) * ones(n, 1);
% 删除能量耗尽的节点
deadidx = find(E <= 0);
E(deadidx) = 0;
RE(deadidx) = 0;
CH = setdiff(CH, deadidx);
NCH = setdiff(NCH, deadidx);
% 输出仿真结果
fprintf('t = %d, CH = %d, NCH = %d, dead = %d\n', t, length(CH), length(NCH), length(deadidx));
end
```
在以上代码中,我们通过引入能量因子和密度因子,增强了簇头的选择依据,从而实现了更好的能量均衡和网络性能。同时,我们还在节点消耗能量和删除能量耗尽的节点等方面进行了优化,以便于更好地模拟无线传感器网络的实际情况。
阅读全文