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LEACH(低功耗自适应分簇层次结构)算法是无线传感器网络中经典的分簇路由协议,其核心思想是通过周期性随机选择簇头节点实现网络负载均衡。在MATLAB中实现LEACH算法时,主要需要模拟无线传感器网络的动态分簇过程。
算法实现通常分为四个阶段: 网络初始化阶段:设置节点数量、网络区域大小、基站位置等参数,随机分布传感器节点位置并初始化能量。
簇头选举阶段:每个节点生成随机数,与预设阈值比较决定是否成为簇头。当选的簇头节点需要广播通告消息,普通节点根据接收信号强度选择加入最近的簇。
数据传输阶段:簇内节点将数据发送给簇头,簇头进行数据聚合后转发到基站。这个阶段需要考虑能耗模型,计算发送和接收数据包的能量消耗。
网络重组阶段:当达到预设的轮数或节点能量耗尽时,重新开始簇头选举过程。
MATLAB实现时,需要特别注意能量消耗模型的准确性,包括自由空间和多径衰减两种信道模型的选择。同时为了可视化效果,可以通过不同颜色标记簇头节点和普通节点,绘制数据包传输路径。仿真结果通常包括网络生命周期、总剩余能量、数据包传输量等性能指标的分析。