LEACH協議

clear;%清除內存變量


xm=100;%x軸範圍

ym=100;%y軸範圍


sink.x=0.5*xm;%基站x軸

sink.y=0.5*ym;%基站y軸


n=100;%節點總數


p=0.1;%簇頭概率


E0=0.02;%初始能量

ETX=50*0.000000000001;%傳輸能量,每bit

ERX=50*0.000000000001;%接收能量,每bit

Efs=10*0.000000000001;%耗散能量,每bit

EDA=5*0.000000000001;%融合能耗,每bit


cc=0.6;%融合率


rmax=1000;%總輪數


CM=32;%控制信息大小

DM=4000;%數據信息大小


figure(1);%顯示圖片


for i=1:1:n

    S(i).xd=rand(1,1)*xm;

    S(i).yd=rand(1,1)*ym;

    S(i).G=0;%每一週期結束此變量為0

    S(i).E=E0;%設置初始能量為E0

    S(i).type='N';%節點類型為普通


    plot(S(i).xd,S(i).yd,'o');

    hold on;%保持所畫的圖像

end%為每個節點隨機分配坐標,並設置初始能量為E0,節點類型為普通


S(n+1).xd=sink.x;

S(n+1).yd=sink.y;

plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'x');%繪製基站節點


flag_first_dead=0;%第一個死亡節點的標誌變量


for r=1:1:rmax%開始每輪循環

  r+1%顯示輪數

    if(mod(r,round(1/p))==0)

       for i=1:1:n

           S(i).G=0;

       end

    end%如何輪數正好是一個週期的整數倍,則設置S(i).E為0


     hold off;%每輪圖片重新繪製

     cluster=0;%初始簇頭數為0

     dead=0;%初始死亡節點數為0


     figure(1);


     for i=1:1:n

         if(S(i).E<=0)

         plot(S(i).xd,S(i).yd,'red .');

         dead=dead+1;%將能量小於等於0的節點繪製成紅色,並將死亡節點數增加1


         if(dead==1)

           if(flag_first_dead==0)

             first_dead=r %第一個節點的死亡輪數

             save ltest, first_dead;

             flag_first_dead=1;

           end

         end%將能量小於等於0的節點繪製成紅色,並將死亡節點數增加1


         hold on;

         else

             S(i).type='N';

             plot(S(i).xd,S(i).yd,'o');%繪製其他節點

             hold on;

         end



     end


     plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'x');%繪製基站


     Dead(r+1)=dead; %每輪有死亡節點數

     save ltest, Dead(r+1);%將此數據存入ltest文件


     for i=1:1:n

         if(S(i).E>0)

           if(S(i).G<=0)

            temp_rand=rand;%取一個隨機數

            if(temp_rand<=(p/(1-p*mod(r,round(1/p)))))%如果隨機數小於等於

            S(i).type='C';%此節點為此輪簇頭

            S(i).G=round(1/p)-1;%S(i).G設置為大於0,此週期不能再被選擇為簇頭

            cluster=cluster+1;%簇頭數加1

            C(cluster).xd=S(i).xd;

            C(cluster).yd=S(i).yd;%將此節點標誌為簇頭

            plot(S(i).xd,S(i).yd,'k*');%繪製此簇頭


            distance=sqrt((S(i).xd-(S(n+1).xd))^2+(S(i).yd-(S(n+1).yd))^2);%簇頭到基站的距離

            C(cluster).distance=distance;%標誌為此簇頭的距離

            C(cluster).id=i; %此簇頭的節點id


            packet_To_BS(cluster)=1;%發送到基站的數據包數為1

            end

           end

          end

         end


        CH_Num(r+1)=cluster; %每輪的簇頭數

        save ltest,CH_Num(r+1);%保存每輪簇頭數到ltest

     for i=1:1:n

         if(S(i).type=='N'&&S(i).E>0)%對每個能量大於0且非簇頭節點

           min_dis=sqrt((S(i).xd-(C(1).xd))^2+(S(i).yd-(C(1).yd))^2);%計算此節點到簇頭1的距離

           min_dis_cluster=1;

           for c=2:1:cluster

               temp=sqrt((S(i).xd-(C(c).xd))^2+(S(i).yd-(C(c).yd))^2);

               if(temp<min_dis)

                  min_dis=temp;

                  min_dis_cluster=c;

               end

           end%選擇此幾點到哪個簇頭的距離最小

         packet_To_BS(min_dis_cluster)=packet_To_BS(min_dis_cluster)+1;%將此節點加入的簇

                                                                     %頭節點數據包數加1


         Er1=ERX*CM*(cluster+1);%此節點接收各個簇頭的控制信息

                            %此節點加入的簇的簇頭時隙控制信息的總接收能耗

         Et1=ETX*(CM+DM)+Efs*(CM+DM)*min_dis*min_dis;%此節點發送加入信息和發送數據信息

                                                       %到簇頭的能耗

         S(i).E=S(i).E-Er1-Et1;%此輪後的剩餘能量

         end

      end


     for c=1:1:cluster%各個簇頭

     packet_To_BS(c);%簇頭需發送到基站的數據包個數

     CEr1=ERX*CM*(packet_To_BS(c)-1);%收到此簇各個節點加入信息的能耗

     CEr2=ERX*DM*(packet_To_BS(c)-1);%收到此簇各個節點數據信息的能耗

     CEt1=ETX*CM+Efs*CM*(sqrt(xm*ym))*(sqrt(xm*ym));%此簇頭廣播成簇信息的能耗

     CEt2=(ETX+EDA)*DM*cc*packet_To_BS(c)+Efs*DM*cc*packet_To_BS(c)*C(c).distance*C(c).distance;%簇頭將所以數據融合後發往基站的能耗

     S(C(c).id).E=S(C(c).id).E-CEr1-CEr2-CEt1-CEt2;%此輪後簇頭的剩餘能量

     end


    for i=1:1:n

    R(r+1,i)=S(i).E;  %每輪每節點的剩餘能量

    % save ltest,R(r+1,i);%保存此數據到ltest

    end


    hold on;


end