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LEACH(Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议是无线传感器网络中经典的分簇路由协议,其核心思想是通过动态轮换簇头节点来均衡网络能耗。在MATLAB仿真中,我们可以通过以下逻辑模拟节点运行直到能量耗尽的过程:
网络初始化 设置传感器节点随机分布,每个节点具有相同的初始能量。关键参数包括通信半径、数据包大小以及能量消耗模型(通常分为传输能耗和接收能耗)。
分簇阶段 每轮循环开始时,节点根据阈值公式自主竞选簇头。阈值计算结合了预设的簇头比例和节点剩余能量,避免低能量节点频繁当选。非簇头节点选择最近的簇头加入簇内。
数据传输 簇头节点接收成员节点的数据后进行聚合,再转发至基站(Sink节点)。这一过程模拟了多跳通信的能耗,需计算传输距离与能量衰减的关系。
能量耗尽判定 仿真持续运行9999次循环,每次更新节点剩余能量。当某个节点的能量低于通信所需的最小阈值时,标记为“死亡节点”,网络拓扑随之动态调整。最终所有节点能量耗尽时仿真终止。
扩展思考 LEACH协议的优化方向可能包括:改进簇头选举算法以优先选择高能量节点,或引入多跳中继机制减少远距离传输损耗。仿真结果通常通过存活节点数、网络总能耗等指标评估性能。