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无线传感器网络中的LEACH协议是一种经典的分簇路由算法,其核心思想是通过动态选举簇头节点来均衡网络能耗。在MATLAB环境中进行LEACH协议仿真时,通常会构建以下关键模块:
网络初始化 定义传感器节点的随机分布、通信半径和初始能量参数。所有节点被均匀部署在监测区域内,形成自组织网络拓扑结构。
簇头选举阶段 采用基于概率的轮转机制,每个节点根据预设阈值自主决定是否成为簇头。当选的簇头负责收集簇内成员数据并进行数据融合,避免大量节点直接与基站通信导致的能量空洞问题。
数据传输阶段 普通节点将数据发送至所属簇头,簇头通过单跳或多跳方式将聚合后的数据转发至基站。仿真中需模拟信号衰减模型和能量消耗计算,反映实际通信过程中的能量损耗。
动态轮次更新 每轮结束后重新计算节点剩余能量并触发新一轮簇头选举。通过MATLAB可视化工具可以直观展示网络生命周期、能量消耗分布等性能指标,验证LEACH协议在延长网络存活时间方面的优势。
仿真过程中需重点关注分簇算法的收敛性、簇头分布的合理性以及整体能耗曲线,这些指标直接影响协议在实际部署中的适用性。通过调整节点密度、初始能量等参数,可进一步优化网络性能。