leach.zip

clear;%清除内存变量 xm=100;%x轴范围 ym=100;%y轴范围 sink.x=0.5*xm;%基站x轴 sink.y=0.5*ym;%基站y轴 n=100;%节点总数 rmax=3000;%轮数 CM=32;%控制信息大小 DM=4000;%数据信息大小 p=0.1;%簇头概率 E0=0.5;%初始能量 ETX=50*0.000000001;%传输能量，每bit ERX=50*0.000000001;%接收能量，每bit Efs=10*0.000000000001;%自由空间能量，每bit Emp=0.0013*0.000000000001;%衰减空间能量，每bit EDA=5*0.000000000001;%融合能耗，每bit a=1;%高能量节点超出一节点能量的百分比 d0=sqrt(Efs/Emp);%门限值，假如d<d0,采用自由空间环境下的能量消耗模型，d>d0，则采用多径 S(n+1).xd=sink.x; S(n+1).yd=sink.y; for i=1:1:n S(i).xd=rand(1,1)*xm;%随机生成节点坐标 S(i).yd=rand(1,1)*ym; S(i).G=0;%用于判断是否成为簇头 S(i).E=E0*(1+rand*a); S(i).type='N';%节点类型 S(i).distance=sqrt((S(i).xd-(S(n+1).xd))^2+(S(i).yd-(S(n+1).yd))^2);%计算该节点与基站之间的距离 end countCHs=0;%计算簇头 cluster=1; flag_first_dead=0;%标志第1个节点死亡 flag_teenth_dead=0;%标志第10个节点死亡 flag_all_dead=0;%标志所有节点死亡 dead=0; allive=n; first_dead=0;%出现第1个死亡节点的轮次 teenth_dead=0; all_dead=0; packet_to_BS=0;%发送到基站的数据包 packet_to_CH=0;%发送到簇头的数据包 for r=0:1:rmax if(mod(r,round(1/p))==0) %每过1/p个轮（即一个周期），将S(i).G恢复为0 for i=1:1:n S(i).G=0; end end %检查有无死亡节点 dead=0; for i=1:1:n if(S(i).E<=0) dead=dead+1; end end if(dead==1) %第1个节点死亡 if(flag_first_dead==0) first_dead=r; flag_first_dead=1; end end if(dead==10) %第10个节点死亡 if(flag_teenth_dead==0) teenth_dead=r; flag_teenth_dead=1; end end if(dead==n) %第n个节点死亡 if(flag_all_dead==0) all_dead=r; flag_all_dead=1; end end %将所有节点类型恢复为普通节点,计算总能量 Et=0; for i=1:1:n if(S(i).E>0) S(i).type='N'; Et=Et+S(i).E; end end STATISTICS.ET(r+1)=Et; STATISTICS.DEAD(r+1)=dead; STATISTICS.ALLIVE(r+1)=allive-dead; %基站收集所有节点位置信息及剩余能量 for i=1:1:n if(S(i).E>0) if(S(i).distance>d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*CM+Emp*CM*(S(i).distance*S(i).distance*S(i).distance*S(i).distance)); end if(S(i).distance<=d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*CM+Efs*CM*(S(i).distance*S(i).distance)); end end end %簇头选举 countCHs=0;%计算簇头 cluster=1;%表示簇头时使用 for i=1:1:n if(S(i).E>0) if(S(i).G<=0) S(i).rand=rand;%取一个随机数 if(S(i).rand<=(p/(1-p*mod(r,round(1/p))))) S(i).tpye='C';%当选簇头 countCHs=countCHs+1; S(i).G=round(1/p)-1;%在本周期内使其不再当选为簇头 C(cluster).id=i; C(cluster).xd=S(i).xd; C(cluster).yd=S(i).yd; distance=S(i).distance; C(cluster).distance=S(i).distance; cluster=cluster+1; %该簇头向基站发送数据 if(distance>d0) S(i).E=S(i).E-((ETX+EDA)*(DM+CM)+Emp*(DM+CM)*(distance*distance*distance*distance)); end if(distance<=d0) S(i).E=S(i).E-((ETX+EDA)*(DM+CM)+Efs*(DM+CM)*(distance*distance)); end packet_to_BS=packet_to_BS+1; %簇头广播成簇消息 S(i).E=S(i).E-(ETX*CM+Efs*CM*xm*ym); end end end end STATISTICS.COUNTCHS(r+1)=countCHs; %簇内成员 for i=1:1:n if(S(i).type=='N' && S(i).E>0) if(cluster-1>=1) %如果存在簇头 %接收簇头消息 S(i).E=S(i).E-ERX*CM*(cluster-1); %寻找最近的簇头，先假定距离基站最近 min_dis=sqrt((S(i).xd-S(n+1).xd)^2+(S(i).yd-S(n+1).yd)^2); min_dis_cluster=0; for c=1:1:cluster-1 if(min_dis>sqrt((S(i).xd-C(c).xd)^2+(S(i).yd-C(c).yd)^2)) min_dis=sqrt((S(i).xd-C(c).xd)^2+(S(i).yd-C(c).yd)^2); min_dis_cluster=c; end end %假如距离基站最近 if(min_dis_cluster==0) if(min_dis>d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*(DM+CM)+Emp*(DM+CM)*(min_dis*min_dis*min_dis*min_dis)); end if(min_dis<=d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*(DM+CM)+Efs*(DM+CM)*(min_dis*min_dis)); end packet_to_BS=packet_to_BS+1; end %另一种可能，向簇头发送信息 if(min_dis_cluster>0) %节点先发送加入信息 if(min_dis>d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*CM+Emp*CM*(min_dis*min_dis*min_dis*min_dis)); end if(min_dis<=d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*CM+Efs*CM*(min_dis*min_dis)); end %簇头接收加入信息，并为节点分配时隙 S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-ERX*CM; if(min_dis>d0) S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-(ETX*CM+Emp*CM*(min_dis*min_dis*min_dis*min_dis)); end if(min_dis<=d0) S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-(ETX*CM+Efs*CM*(min_dis*min_dis)); end %节点接收分配到的时隙，发送数据给簇头 S(i).E=S(i).E-ERX*CM; if(min_dis>d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*DM+Emp*DM*(min_dis*min_dis*min_dis*min_dis)); end if(min_dis<=d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*DM+Efs*DM*(min_dis*min_dis)); end %簇头接收数据并融合 S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-(ERX+EDA)*DM; packet_to_CH=packet_to_CH+1; %簇头最后将信息发送至基站 if(min_dis>d0) S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-(ETX*DM+Emp*DM*(C(min_dis_cluster).distance*C(min_dis_cluster).distance*C(min_dis_cluster).distance*C(min_dis_cluster).distance)); end if(min_dis<=d0) S(C(min_dis_cluster).id).E=S(C(min_dis_cluster).id).E-(ETX*DM+Efs*DM*(C(min_dis_cluster).distance*C(min_dis_cluster).distance)); end packet_to_BS=packet_to_BS+1; end end %如果不存在簇头，则直接向基站发送 if(cluster-1<1) if(S(i).distance>d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*DM+Emp*DM*(S(i).distance*S(i).distance*S(i).distance*S(i).distance)); end if(S(i).distance<=d0) S(i).E=S(i).E-(ETX*DM+Efs*DM*(S(i).distance*S(i).distance)); end packet_to_BS=packet_to_BS+1; end end end STATISTICS.PACKETS_TO_CH(r+1)=packet_to_CH; STATISTICS.PACKETS_TO_BS(r+1)=packet_to_BS; end r=0:rmax; subplot(2,2,1); plot(r,STATISTICS.DEAD); title("dead"); subplot(2,2,2); plot(r,STATISTICS.COUNTCHS); title("簇头数"); subplot(2,2,3); plot(r,STATISTICS.PACKETS_TO_BS); title("data"); subplot(2,2,4); plot(r,STATISTICS.ET); title("总能量"); [first_dead,teenth_dead,all_dead]