leach-matlab

http://www.oschina.net/code/snippet_860036_21044

clear;%清除变量

xm=100;%设置区域为100*100

ym=100;

sink.x=0.5*xm;%sink（汇聚）节点坐标

sink.y=0.5*ym;

n=100 %区域内的节点数目

p=0.1;% 节点成为簇头的概率

Eo=0.5;%节点初始能量

ETX=50*0.000000001;%发射单位报文损耗能量

ERX=50*0.000000001;%接收单位报文损耗能量

Efs=10*0.000000000001;%自由空间能量

Emp=0.0013*0.000000000001;%衰减空间能量

EDA=5*0.000000001;%多路径衰减能量

m=0.1;%成为高级节点比率

a=1;%参数

rmax=1500%最大的轮数

do=sqrt(Efs/Emp); %计算do 通信半径

figure(1);%输出图形

for i=1:1:n %i为矩阵1到n，间距为1

S(i).xd=rand(1,1)*xm;%1行1列矩阵

XR(i)=S(i).xd;%随机生成的X轴

S(i).yd=rand(1,1)*ym;

YR(i)=S(i).yd;%随机生成的Y轴

S(i).G=0;%

S(i).type='N';%节点类型为普通

temp_rnd0=i;%随机数值

if (temp_rnd0>=m*n+1) %普通节点的随机选举

S(i).E=Eo;%设置初始能量为E0

S(i).ENERGY=0;%普通节点

plot(S(i).xd,S(i).yd,'o');%输出节点，用o表示

hold on;

end

if (temp_rnd0<m*n+1) %高级节点的随机选举

S(i).E=Eo*(1+a)%设置初始能量为Eo*(1+a)

S(i).ENERGY=1;%高级节点

plot(S(i).xd,S(i).yd,'r:+');%输出节点，用+表示

hold on;

end

end

 

S(n+1).xd=sink.x;%汇聚节点X轴坐标

S(n+1).yd=sink.y;%汇聚节点Y轴坐标

plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'x'); %输出汇聚节点，用x表示

 

figure(1);

countCHs=0;

rcountCHs=0;

cluster=1;

countCHs;

rcountCHs=rcountCHs+countCHs;

flag_first_dead=0;%第一个节点死亡的标志变量

 

for r=0:1:rmax%r为矩阵0到最大，间距为1

r

pnrm=( p/ (1+a*m) );%普通节点的选举概率

padv= ( p*(1+a)/(1+a*m) ); %高级节点的选举概率

if(mod(r, round(1/pnrm) )==0)%余数为0

for i=1:1:n%i为矩阵1到n，间距为1

S(i).G=0;%簇头数目

S(i).cl=0;

end

end

 

if(mod(r, round(1/padv) )==0)

for i=1:1:n%i为矩阵1到n，间距为1

if(S(i).ENERGY==1)

S(i).G=0;%簇头数目

S(i).cl=0;

end

end

end

 

 

hold off;

 

dead=0;%节点死亡数

dead_a=0;%高级节点死亡数

dead_n=0;%普通节点死亡数

 

packets_TO_BS=0;%传输sink节点报文数

packets_TO_CH=0;%传输簇头的报文数

PACKETS_TO_CH(r+1)=0;%每轮传送到簇头的报文数

PACKETS_TO_BS(r+1)=0;%每轮传送到基站的报文数

 

figure(4);

 

 

for i=1:1:n %i为矩阵1到n，间距为1

if (S(i).E<=0)%检查是否有节点死亡

plot(S(i).xd,S(i).yd,'red .')%输出节点，用红.表示

dead=dead+1;%节点死亡数+1

if(S(i).ENERGY==1)%高级节点

dead_a=dead_a+1;%高级节点死亡数+1

end

if(S(i).ENERGY==0)%普通节点

dead_n=dead_n+1;%普通节点死亡数+1

end

hold on;

end

if S(i).E>0%节点能量大于0

S(i).type='N';%节点类型为普通

if (S(i).ENERGY==0)

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

end

if (S(i).ENERGY==1) %节点类型为高级

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

end

hold on;

end

end

plot(S(n+1).xd,S(n+1).yd,'x');

 

 

STATISTICS(r+1).DEAD=dead;%r轮后死亡节点数

DEAD(r+1)=dead;%r轮后死亡节点数

DEAD_N(r+1)=dead_n;%r轮后普通节点死亡数

DEAD_A(r+1)=dead_a;%r轮后高级节点死亡数

 

if (dead==1)%第一个节点死亡

if(flag_first_dead==0)%第一个节点死亡周期

first_dead=r%第一个节点死亡轮数

flag_first_dead=1;%第一个死亡节点标志

end

end

 

 

 

 

 

 

countCHs=0;%簇头的个数

cluster=1;%簇头的数目

for i=1:1:n%i为矩阵1到n，间距为1

if(S(i).E>0)%节点剩余能量大于0

temp_rand=rand;

if ( (S(i).G)<=0)%没有簇头

 

if( ( S(i).ENERGY==0 && ( temp_rand <= ( pnrm / ( 1 - pnrm * mod(r,round(1/pnrm)) )) ) ) )%普通节点的簇头选举

 

countCHs=countCHs+1;%簇头数+1

packets_TO_BS=packets_TO_BS+1;%传送到基站的计数器+1

PACKETS_TO_BS(r+1)=packets_TO_BS;%每轮传送到基站的计数器=传送到基站的计数器

 

S(i).type='C';%节点类型为簇头

S(i).G=100;

C(cluster).xd=S(i).xd;%簇头X轴坐标

C(cluster).yd=S(i).yd;%簇头Y轴坐标

plot(S(i).xd,S(i).yd,'k*');%输出节点，用黑*表示

 

distance=sqrt( (S(i).xd-(S(n+1).xd) )^2 + (S(i).yd-(S(n+1).yd) )^2 );%计算距离

C(cluster).distance=distance;%距离

C(cluster).id=i;%簇头的节点编号

X(cluster)=S(i).xd;%X轴坐标

Y(cluster)=S(i).yd;%Y轴坐标

cluster=cluster+1;%簇头总数+1

 

 

distance;

if (distance>do)%距离大于通信半径

S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Emp*4000*( distance*distance*distance*distance )); %能量消耗

end

if (distance<=do)%距离小于通信半径

S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Efs*4000*( distance * distance )); %能量消耗

end

end

 

 

if( ( S(i).ENERGY==1 && ( temp_rand <= ( padv / ( 1 - padv * mod(r,round(1/padv)) )) ) ) )%高级节点簇头选举

 

countCHs=countCHs+1;%簇头数+1

packets_TO_BS=packets_TO_BS+1;%传送到基站的计数器+1

PACKETS_TO_BS(r+1)=packets_TO_BS;%每轮传送到基站的计数器=传送到基站的计数器

 

S(i).type='C';%节点类型为簇头

S(i).G=100;

C(cluster).xd=S(i).xd;%簇头X轴坐标

C(cluster).yd=S(i).yd;%簇头Y轴坐标

plot(S(i).xd,S(i).yd,'k*');%输出节点，用黑*表示

 

distance=sqrt( (S(i).xd-(S(n+1).xd) )^2 + (S(i).yd-(S(n+1).yd) )^2 );%计算距离

C(cluster).distance=distance;%距离

C(cluster).id=i;%簇头的节点编号

X(cluster)=S(i).xd;%X轴坐标

Y(cluster)=S(i).yd;%Y轴坐标

cluster=cluster+1;%簇头总数+1

 

 

distance;

if (distance>do)%距离大于通信半径

S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Emp*4000*( distance*distance*distance*distance )); %能量消耗

end

if (distance<=do)%距离小于通信半径

S(i).E=S(i).E- ( (ETX+EDA)*(4000) + Efs*4000*( distance * distance )); %能量消耗

end

end

 

end

end

end

 

 

 

STATISTICS(r+1).CLUSTERHEADS=cluster-1;%r轮后簇头数

CLUSTERHS(r+1)=cluster-1;%r轮后簇头数

 

 

for i=1:1:n

if ( S(i).type=='N' && S(i).E>0 )%选举正常节点的相关簇头

if(cluster-1>=1)%簇头总数大于2个

min_dis=sqrt( (S(i).xd-S(n+1).xd)^2 + (S(i).yd-S(n+1).yd)^2 );%两节点间最短距离

min_dis_cluster=1;%距离最小的簇头数

for c=1:1:cluster-1

temp=min(min_dis,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

min_dis;

if (min_dis>do)

S(i).E=S(i).E- ( ETX*(4000) + Emp*4000*( min_dis * min_dis * min_dis * min_dis));

end

if (min_dis<=do)

S(i).E=S(i).E- ( ETX*(4000) + Efs*4000*( min_dis * min_dis));

end

 

if(min_dis>0)%能量消散

S(C(min_dis_cluster).id).E = S(C(min_dis_cluster).id).E- ( (ERX + EDA)*4000 );

PACKETS_TO_CH(r+1)=n-dead-cluster+1;

end

S(i).min_dis=min_dis;

S(i).min_dis_cluster=min_dis_cluster;

end

end

end

hold on;

countCHs;

rcountCHs=rcountCHs+countCHs;

STATISTICS(r+1).ENERGY=0;

for i=1:1:n%当前节点数

if S(i).E > 0%如果节点i剩余能量大于0

STATISTICS(r+1).ENERGY = STATISTICS(r+1).ENERGY +S(i).E;%r轮后节点剩余能量加上节点i的剩余能量

end

end

 

 

%[vx,vy]=voronoi(X,Y);

%plot(X,Y,'r*',vx,vy,'b-');

%hold on;

% voronoi(X,Y);

%axis([0 xm 0 ym]);

hold off;

end

for i=2:rmax%当前节点数

mylive(i) = n - STATISTICS(i).DEAD;

myenergy(i) = STATISTICS(i).ENERGY;%剩余能量

end

mylive(1)=100;

myenergy(1)=S(1).E+(n-1)*Eo;

figure(2);%输出图形2

hold on;%保持曲线

plot(mylive,'color','r');%用红色输出存活节点数

xlabel('周期数');

ylabel('存活节点');

title('存活节点图');

figure(3);%输出图形3

hold on;%保持曲线

plot(myenergy,'color','r');%用红色输出剩余能量

xlabel('周期数');

ylabel('剩余能量节点');

title('剩余能量图');