【leach协议】基于粒子群算法改进能量均衡高效WSN的LEACH协议附matlab代码
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🔥 内容介绍
在无线传感器网络（WSN）中，能量均衡是一个关键的问题。传感器节点通常由于其有限的能量供应而受到限制，因此如何合理地利用能量，延长整个网络的寿命成为了研究的重点。在这方面，LEACH（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议被广泛应用于无线传感器网络中，以实现能量均衡和高效的数据传输。
然而，传统的LEACH协议在能量均衡方面仍然存在一些问题。由于节点的随机选择过程，导致部分节点的能量消耗速度过快，从而导致网络寿命缩短。为了解决这个问题，本文提出了一种基于粒子群算法的改进LEACH协议。
粒子群算法是一种模拟鸟群觅食行为的优化算法，通过模拟粒子在解空间中的搜索过程，寻找到最优解。在本文中，将粒子群算法应用于LEACH协议中的节点选择过程，以达到能量均衡的目的。
改进后的LEACH协议的工作过程如下：首先，网络中的所有节点根据其能量水平进行排序。然后，使用粒子群算法来选择成为簇头节点的节点。粒子群算法通过迭代搜索过程，根据节点的能量和距离等因素，选择最佳的簇头节点。选定簇头节点后，其他节点将根据其与簇头节点的距离，选择最近的簇头节点作为其父节点。
通过这种方式，改进后的LEACH协议能够实现更好的能量均衡。簇头节点的选择不再是完全随机的，而是根据节点的能量和距离等因素进行选择，从而避免了部分节点能量过快消耗的问题。同时，由于节点选择过程更加优化，网络中的数据传输效率也得到了提高。
除了能量均衡的改进，改进后的LEACH协议还具有其他一些优点。例如，它可以自适应地调整簇头节点的数量，以适应网络中节点数量的变化。此外，它还能够通过动态调整节点的传输功率，进一步延长网络的寿命。
总之，基于粒子群算法改进的LEACH协议在能量均衡和高效数据传输方面具有显著的优势。通过优化节点选择过程，能够实现更好的能量利用和延长整个网络的寿命。未来的研究可以进一步探索如何结合其他优化算法和技术，进一步提升LEACH协议的性能，以满足不断发展的无线传感器网络的需求。
📣 部分代码
clcclose allclear all%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Network Establishment Parameters %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Area of Operation %%%% Field Dimensions in meters %xm=100;ym=100;x=0; % added for better display results of the ploty=0; % added for better display results of the plot% Number of Nodes in the field %n=100;% Number of Dead Nodes in the beggining %dead_nodes=0;% Coordinates of the Sink 位置 (location is predetermined in this simulation) %sinkx=50;sinky=50;%%% Energy Values %%%% Initial Energy of a Node (in Joules) % Eo=0.5; % units in Joules% Energy required to run circuity (both for transmitter and receiver) %Eelec=50*10^(-9); % units in Joules/bitETx=50*10^(-9); % units in Joules/bitERx=50*10^(-9); % units in Joules/bit% Transmit Amplifier Types %Eamp=100*10^(-12); % units in Joules/bit/m^2 (amount of energy spent by the amplifier to transmit the bits)% Data Aggregation Energy %EDA=5*10^(-9); % units in Joules/bit% Size of data package %k=4000;
⛳️ 运行结果
🔗 参考文献
[1] 黄利晓,王晖,袁利永,等.基于能量均衡高效WSN的LEACH协议改进算法[J].通信学报, 2017(S2):6.DOI:CNKI:SUN:TXXB.0.2017-S2-021.
[2] 闫效莺程国建.基于改进粒子群优化的WSN均衡能量消耗路由算法[J].计算机工程与设计, 2012, 033(010):3692-3696.
