LEACH算法在WSN中的分簇路由MATLAB实现

"Leach算法是一种在无线传感器网络(WSN)中广泛应用的分簇路由算法，用于提高网络的能量效率和生命周期。Matlab是实现这一算法的常用工具，通过编程模拟WSN中的节点分布、能量消耗和数据传输过程。本文档提供了一个基于Matlab的Leach算法实现示例，包括节点的随机分布、簇头选择、能量模型以及通信半径的计算。" Leach（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy，低能量自适应聚类层次）算法是针对无线传感器网络设计的一种节能路由策略。它的核心思想是通过将网络节点分为多个簇，每个簇内有一个簇头节点负责收集数据并将其转发至汇聚节点，从而降低单个节点的能量消耗，延长整个网络的生存时间。 在Matlab实现中，首先定义了网络的参数，如区域大小、节点数量、初始能量、各种能量损耗系数等。例如，`xm` 和 `ym` 分别代表区域的宽度和高度，`n` 是节点数量，`Eo` 是节点初始能量，`ETX` 和 `ERX` 是发射和接收报文的能量损耗，`Efs` 和 `Emp` 是自由空间和衰减空间的能量损耗，`EDA` 表示多路径衰减能量。`m` 和 `a` 分别是成为高级节点的比率和参数，`rmax` 是最大轮数，`do` 是根据自由空间和衰减空间能量计算出的通信半径。 接下来，算法使用循环生成随机分布的节点，并根据概率随机选择簇头。在示例代码中，`for` 循环遍历所有节点，通过随机数判断节点是否成为簇头。簇头节点具有更多的初始能量，以承担数据聚合和转发的任务。节点的类型（普通节点或高级节点）由变量 `S(i).type` 标记，而能量状态则由 `S(i).E` 和 `S(i).ENERGY` 记录。 在图形界面中，不同类型的节点用不同的符号表示，例如普通节点用 'o'，簇头节点用 '+'，汇聚节点用 'x'。随着算法的执行，会进行簇的形成、数据传输和能量更新，这通常涉及簇头的选择过程（例如，`countCHs` 和 `rc` 变量可能与此有关）以及能量模型的计算。 Leach算法的运行过程包括多个周期，每个周期结束时，新的簇头可能会被选举出来，以均衡能量消耗。通过持续监控和调整，Leach旨在最大化网络的整体寿命，同时保持数据的有效传输。 总结起来，这个Matlab代码实现了Leach算法的基本框架，包括WSN的拓扑构建、节点角色分配、能量模型以及簇头选举。在实际应用中，可以进一步完善此代码，比如添加数据传输模拟、更复杂的能量模型、动态调整簇头策略等，以更好地适应实际的无线传感器网络环境。