MATLAB无线传感器网络MAC协议能耗仿真与分析平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现了S-MAC与T-MAC协议机制建模，集成节点能耗计算与动态监测功能，支撑通信场景仿真与协议性能对比分析，为无线传感器网络能耗优化提供仿真工具。

详 情 说 明

基于能耗优化的无线传感器网络MAC协议仿真与比较分析系统

项目介绍

本项目是一个基于离散事件仿真技术的无线传感器网络（WSN）MAC协议性能分析系统。系统完整实现了S-MAC（Scheduled MAC）和T-MAC（Timeout MAC）两种经典低功耗MAC协议的工作机制，通过精确的能耗数学模型计算，对两种协议在不同网络场景下的能耗性能和通信延迟进行对比分析，为无线传感器网络的协议选择和能耗优化提供决策支持。

功能特性

• 完整协议建模：精确实现S-MAC的周期性休眠/唤醒机制和T-MAC的自适应超时机制
• 多参数可配置：支持网络规模、协议参数、能耗参数、通信负载等全方位配置
• 实时能耗监测：动态跟踪每个节点的能量消耗状态，支持运行时监控
• 性能对比分析：从能耗、延迟、吞吐量等多个维度对比两种协议的性能差异
• 结果可视化：生成直观的曲线图、热力图和统计表格，便于结果分析
• 智能建议生成：基于仿真数据自动生成协议选择建议报告

使用方法

基本仿真流程

1. 参数配置：修改配置文件中的网络参数、协议参数和能耗参数
2. 启动仿真：运行主程序开始离散事件仿真过程
3. 结果查看：仿真完成后自动生成可视化结果和分析报告
4. 性能分析：基于生成的曲线图和统计数据进行协议性能评估

参数配置说明

• 网络参数：设置节点数量（20-100个）和网络覆盖范围（100m×100m）
• 协议参数：配置S-MAC占空比（10%-30%）和T-MAC自适应阈值
• 能耗参数：定义发射功率（0.1-1W）、接收功率（0.05-0.5W）和休眠功率（0.001W）
• 通信参数：设置数据包大小（128-1024字节）和数据产生频率（1-10包/秒）
• 仿真时长：设定仿真时间单位数量（1000-5000单位）

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018a或更高版本
• 需要安装Statistics and Machine Learning Toolbox
• 建议8GB以上内存以获得最佳仿真性能

硬件建议

• 处理器：Intel i5或同等性能以上
• 内存：4GB以上（处理大规模网络时建议8GB）
• 硬盘空间：至少1GB可用空间用于存储仿真数据

文件说明

main.m文件作为系统的核心控制模块，承担了仿真流程的全过程管理。主要实现了仿真环境的初始化构建，包括节点分布配置与通信参数设定；协调调度S-MAC与T-MAC两种协议的核心工作机制运行；集成能耗计算模型进行实时能量消耗追踪；管理离散事件队列推进仿真时序逻辑；收集并统计关键性能指标数据；调用图形生成模块输出对比分析图表；最终基于多维度性能评估生成协议选择决策建议。