MATLAB无线传感器网络LEACH协议仿真平台

资 源 简 介

该项目完整实现了LEACH协议的分簇选举机制，支持动态簇头选举、轮次管理及能量消耗模拟。可模拟节点部署、链路建立与数据传输，并通过可视化展示网络拓扑、选举结果与能耗分布，为研究传感器网络协议提供直观工具。

详 情 说 明

基于MATLAB的无线传感器网络LEACH协议仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB实现的无线传感器网络LEACH协议仿真平台。LEACH（低功耗自适应集簇分层）协议是无线传感器网络中经典的分布式分簇路由协议，通过动态簇头选举和轮次管理来均衡网络能量消耗，显著延长网络生命周期。

平台完整实现了LEACH协议的核心机制，支持网络部署、协议仿真、可视化分析和性能评估等功能，为无线传感器网络路由协议的研究和教学提供了一套完整的仿真工具。

功能特性

核心功能

• 完整LEACH协议实现：动态簇头选举机制、轮次管理、能量消耗计算
• 网络仿真模拟：节点部署、通信链路建立、数据传输过程模拟
• 多维度可视化：网络拓扑结构、簇头选举结果、能量消耗分布热力图
• 灵活参数配置：节点数量、网络规模、初始能量等可调参数
• 性能对比分析：与直接传输协议的对比分析，评估能量效率和生命周期

技术特色

• 采用分布式分簇算法实现LEACH协议核心逻辑
• 基于蒙特卡洛方法的统计仿真分析
• 集成无线信道建模，模拟真实通信环境

使用方法

参数配置

1. 网络参数设置：配置节点数量（1-100）、网络区域尺寸（X×Y坐标范围）
2. 能量参数调整：设置初始节点能量（0.1-5J）、传输/接收能耗系数
3. 协议参数定制：调整簇头选举概率阈值、仿真轮次数（1-1000轮）
4. 部署模式选择：支持随机部署或自定义坐标部署模式

运行仿真

运行主程序后，系统将按照配置参数执行多轮LEACH协议仿真，每轮包括：

• 簇头选举过程
• 簇形成阶段
• 数据传输阶段
• 能量消耗计算

结果分析

仿真完成后可查看：

• 图形输出：各轮次网络拓扑图、簇头分布图、能量热力图
• 数值统计：节点剩余能量矩阵、簇头选举记录、网络生存周期
• 性能指标：系统总能耗、数据包传输成功率、网络生存时间
• 对比分析：与直接传输协议的性能对比表格和曲线图

系统要求

软件环境

• MATLAB R2016b或更高版本
• 需要安装的基本工具箱：MATLAB核心功能

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM（处理大量节点时建议8GB以上）
• 处理器：Intel Core i3或同等性能以上
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件实现了整个仿真系统的核心控制逻辑，包括参数初始化、网络部署、协议执行轮次循环、数据收集与统计分析等功能。它协调各模块完成从节点随机分布、簇头竞争选举、簇的形成到数据传输的全过程模拟，并负责生成可视化结果和性能分析报告。该文件整合了能量计算模型、拓扑动态更新算法以及结果输出机制，确保仿真流程的完整性和数据准确性。