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🔥 内容介绍

在无线传感器网络（WSN）中，能源管理一直是一个关键的问题。由于传感器节点通常由有限的能源供应，为了延长网络的生命周期，必须采取有效的能源管理策略。LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）协议是一种经典的低能量自适应聚类结构路由协议，被广泛应用于无线传感器网络中。

LEACH协议的主要目标是通过聚类和轮流担任簇首的方式来降低能量消耗，从而延长网络的生命周期。该协议将传感器节点划分为多个簇，并通过簇首节点进行数据的聚合和转发。簇首节点负责接收从簇内节点收集的数据，并将其传输到基站。这种分簇的方式可以减少传感器节点之间的通信量，从而降低了能量消耗。

LEACH协议采用了自适应的簇首选择策略，以平衡网络中各个节点的能量消耗。在每个轮次开始时，每个节点都有一定的概率成为簇首节点。这个概率是根据节点剩余能量和全局阈值来确定的。节点的剩余能量越高，成为簇首节点的概率就越小。这样可以确保网络中的能量消耗相对均衡，避免某些节点过早耗尽能量。

LEACH协议还引入了时间分割的概念，将网络工作划分为若干轮次。每个轮次包括两个阶段：簇首选择和数据传输。在簇首选择阶段，每个节点根据概率选择是否成为簇首节点。在数据传输阶段，簇内节点将数据发送给簇首节点，并由簇首节点负责将数据传输到基站。通过轮流担任簇首节点，可以均衡网络中节点的能量消耗，延长整个网络的生命周期。

LEACH协议的优点是能够延长无线传感器网络的生命周期，减少能量消耗。它通过分簇和自适应簇首选择的方式，实现了能量的均衡分配。此外，LEACH协议还具有较低的计算和通信开销，适用于大规模的无线传感器网络。

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然而，LEACH协议也存在一些缺点。由于簇首节点需要处理大量的数据，其能量消耗较快，容易成为网络中的瓶颈。此外，LEACH协议无法适应网络拓扑的变化，对节点的移动和故障容错能力较弱。

总的来说，LEACH协议是一种经典的低能量自适应聚类结构路由协议，被广泛应用于无线传感器网络中。它通过分簇和自适应簇首选择的方式，实现了能量的均衡分配，延长了网络的生命周期。然而，它也存在一些缺点，需要在实际应用中综合考虑。随着无线传感器网络的发展，未来可能会出现更加高效和灵活的能源管理策略。

📣 部分代码

function NetArch = newNetwork(Length, Width, sinkX, sinkY, initEnergy... , transEnergy, recEnergy, fsEnergy, mpEnergy, aggrEnergy)% Create the network architecture with desired parameters% % Input:% Length Length of the yard% Width Width of the yard% sinkX x cordination of base station% sinkY y cordination of base station% initEnergy Initial energy of each node% transEnergy Enery for transferring of each bit (ETX)% recEnergy Enery for receiving of each bit (ETX)% fsEnergy Energy of free space model% mpEnergy Energy of multi path model% aggrEnergy Data aggregation energy % Example:% NetArch = createNetwork();%% Hossein Dehghan, % Ver 1. 2/2013​ %%%% Create the yard Yard.Type = 'Rect'; % Rectangular if ~exist('Length','var') Yard.Length = 100; % default of the yard is 100 in x cordination else Yard.Length = Length; end if ~exist('Width','var') Yard.Width = 100; % default of the yard is 100 in y cordination else Yard.Width = Width; end  %%%% Create base station % x and y Coordinates of the base station % default of the base station is in the center of the yard if ~exist('sinkX','var') Sink.x = Yard.Length / 2; else Sink.x = sinkX; end if ~exist('sinkY','var') Sink.y = Yard.Width / 2; else Sink.y = sinkY; end​ %%%% Energy Model (all values in Joules) % Initial Energy if ~exist('initEnergy','var') Energy.init = 0.5;  else Energy.init = initEnergy;  end  % Enery for transferring of each bit (ETX) if ~exist('transEnergy','var') Energy.transfer = 50*0.000000001; else Energy.transfer = transEnergy;  end if ~exist('recEnergy','var') Energy.receive = 50*0.000000001; else Energy.receive = recEnergy;  end  % Transmit Amplifier types if ~exist('recEnergy','var') Energy.freeSpace = 10*0.000000000001; else Energy.freeSpace = fsEnergy;  end if ~exist('recEnergy','var') Energy.multiPath = 0.0013*0.000000000001; else Energy.multiPath = mpEnergy;  end  %Data Aggregation Energy if ~exist('recEnergy','var') Energy.aggr = 5*0.000000001; else Energy.aggr = aggrEnergy;  end​ NetArch = struct('Yard', Yard, ... 'Sink', Sink, ... 'Energy', Energy);end

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 夏心锋.无线传感器网络中基于聚类的层次路由协议研究[D].南京师范大学[2023-10-14].DOI:10.7666/d.y.

[2]  Peng Y , Huazhong Z , Yanyan S ,et al.Multi-frame communication mechanism based on LEACH for wireless sensor networks无线传感器网络中基于低能量自适应聚类层次协议的多帧通信机制[J].计算机应用, 2006, 26(3):540-542.

[3] 姚鹏,张华忠,尚艳艳.无线传感器网络中基于低能量自适应聚类层次协议的多帧通信机制[J].计算机应用, 2006, 26(3):4.DOI:CNKI:SUN:JSJY.0.2006-03-008.

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