MATLAB实现的LEACH分簇路由协议仿真学习系统

资 源 简 介

该项目完整实现了LEACH协议机制，包括簇头选举、动态分簇和能量感知路由，支持网络拓扑可视化与动态分簇过程展示，并提供性能分析模块，便于对比不同参数对网络性能的影响。

详 情 说 明

基于MATLAB的LEACH分簇路由协议仿真学习系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB实现的LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）分簇路由协议仿真学习系统。LEACH协议是无线传感器网络中经典的层次型路由协议，通过随机循环选择簇头节点来实现网络负载均衡，从而延长网络生命周期。

该系统完整实现了LEACH协议的运行机制，包括簇头随机选举、动态分簇构建和能量感知路由等功能，并提供了直观的可视化界面和详细的性能分析工具，适用于无线传感器网络路由协议的教学研究和算法验证。

功能特性

• 完整协议实现：精准复现LEACH协议的核心机制，包括基于轮询周期的随机簇头选举算法和基于最小距离的簇成员分配策略
• 动态可视化展示：实时显示网络拓扑变化、簇头分布状态和数据传输路径，支持分步执行模式观察协议各阶段工作流程
• 多参数配置：支持用户自定义节点数量、网络规模、初始能量、选举概率等关键参数，满足不同场景下的仿真需求
• 性能分析模块：提供网络寿命、能量消耗、节点存活率等多维度性能指标对比分析，支持不同参数配置下的性能评估
• 详细数据输出：生成簇头选举详情、能量剩余情况、分簇结构变化等完整日志记录，便于深入分析协议运行效果

使用方法

快速启动

1. 确保MATLAB环境正确安装
2. 将项目文件添加到MATLAB工作路径
3. 在命令窗口中执行主程序文件
4. 根据提示输入仿真参数或使用默认配置
5. 观察可视化结果和分析数据

参数配置说明

• 网络拓扑参数：可设置传感器节点数量（默认100个）和网络区域尺寸（默认100m×100m）
• 节点属性配置：包括初始能量值（默认0.5J）和数据包大小（默认4000bits）
• 协议参数调整：簇头选举概率（默认0.05）和仿真轮数（默认5000轮）
• 通信模型选择：支持自由空间模型和多路径衰减模型参数设置

运行模式

• 自动仿真模式：完整运行指定轮数的仿真，生成综合性能报告
• 分步执行模式：逐轮执行协议过程，便于观察学习分簇形成、数据传输等细节

系统要求

• 软件环境：MATLAB R2016a或更高版本
• 操作系统：Windows 7/10/11，Linux或macOS
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上以获得更好的可视化体验

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括网络初始化设置、LEACH协议的主要流程控制、可视化界面生成以及性能数据分析模块。具体实现了参数配置界面、簇头选举算法、分簇构建逻辑、能量消耗计算、实时图形展示和统计结果输出等功能，为用户提供完整的协议仿真体验。