基于MATLAB的LEACH协议无线传感器网络能耗均衡与路由仿真系统

资 源 简 介

本项目实现了LEACH协议在无线传感器网络中的动态分簇与簇头选举仿真，通过随机阈值和能量因子优化网络能耗均衡，可分析生命周期、能耗分布与传输效率，为WSN协议研究提供可视化工具。

详 情 说 明

基于LEACH协议的无线传感器网络能耗均衡与路由仿真系统

项目介绍

本项目实现了一个基于LEACH（低功耗自适应集簇分层）协议的无线传感器网络仿真系统。通过蒙特卡洛随机分簇算法和能量消耗模型，系统能够模拟无线传感器网络中的动态分簇过程、簇头选举机制以及数据通信路由。项目重点分析网络生命周期、节点能耗分布与数据包传输效率，并提供多种可视化手段展示网络拓扑演化过程。

功能特性

• 动态分簇仿真：模拟LEACH协议在每轮通信中的随机分簇过程
• 智能簇头选举：基于随机阈值和能量因子的簇头选举机制，确保能耗均衡
• 精确能耗计算：采用无线通信收发能耗模型，准确计算节点能量消耗
• 多维性能分析：全面分析网络生命周期、能耗分布和数据传输效率
• 丰富可视化：提供网络拓扑动画、能量热力图、三维曲面图等多种可视化结果

使用方法

1. 参数配置：根据需要修改网络规模、通信参数和协议参数

- 网络规模：节点数量、部署区域尺寸 - 通信参数：初始能量、数据包大小、信道模型 - 协议参数：簇头选举概率阈值、仿真轮次

1. 运行仿真：执行主程序开始仿真过程

1. 结果分析：查看生成的数值结果和图形化输出

- 数值结果：网络生存周期曲线、总剩余能量变化、数据传输率统计 - 图形结果：动态分簇动画、能量分布曲面图、簇头分布热力图

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 需要安装基本的MATLAB工具箱（统计和机器学习工具箱、图像处理工具箱）
• 建议内存4GB以上，用于处理大规模网络仿真

文件说明

主程序文件整合了仿真的完整流程，包含网络初始化、参数设置、仿真循环执行和结果分析四大核心模块。具体实现了节点部署与能量初始化、簇头选举算法执行、能耗模型计算与能量更新、数据通信路由模拟、性能指标实时统计以及多种可视化结果的生成与展示功能。该文件通过模块化设计将协议仿真与数据分析有机结合，确保系统能够全面评估LEACH协议在无线传感器网络中的性能表现。