【WSN】基于WSN无线传感器网络的Leach协议和heed协议matlab性能对比仿真

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原创最新推荐文章于 2026-09-01 17:47:20 发布 666 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

MATLAB实现LEACH与HEED无线传感器网络节能协议源码解析仿真的准确性高度依赖于底层物理模型的合理性。在WSN中，最关键的模型之一是无线通信能耗模型，它决定了发送/接收数据包所消耗的能量，直接影响网络寿命预测。此外，还需明确定义轮次机制、终止条件等控制参数，确保仿真过程可控且可重复。阅读详情

1.算法仿真效果

Matlab2024b测试如下：

2.MATLAB源码

13.............................................................
% 创建一个新的图形窗口，绘制 HEED 和 LEACH 协议下的总能量消耗对比图
figure
% 绘制 HEED 协议下的总能量消耗曲线
plot(T(1:2:end),EHdis(1:2:end),'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);

% 保持当前图形，以便在同一图中绘制其他曲线
hold on
% 绘制 LEACH 协议下的总能量消耗曲线
plot(T_L(1:2:end),EHdis_L(1:2:end),'-r>',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

% 设置 x 轴标签为时间（秒）
xlabel('Time (s)'); 
% 设置 y 轴标签为能量（焦耳）
ylabel('Energy (j)')
% 设置图形标题为总能量消耗
title('总能耗')
% 添加图例，区分 HEED 和 LEACH 协议
legend('HEED','LEACH')
grid on
% 创建一个新的图形窗口，绘制 HEED 和 LEACH 协议下的存活节点数量对比图
figure
% 绘制 HEED 协议下的存活节点数量曲线
plot(T(1:2:end),AliveH(1:2:end),'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);

% 保持当前图形，以便在同一图中绘制其他曲线
hold on
% 绘制 LEACH 协议下的存活节点数量曲线
plot(T_L(1:2:end),AliveH_L(1:2:end),'-r>',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

% 设置 x 轴标签为时间（秒）
xlabel('Time (s)'); 
% 设置 y 轴标签为存活传感器节点数量
ylabel('No of live Sensors nodes')
% 设置图形标题为传感器节点的生命周期
title('传感器节点寿命')
% 添加图例，区分 HEED 和 LEACH 协议
legend('HEED','LEACH')
grid on
% 创建一个新的图形窗口，绘制 HEED 和 LEACH 协议下的吞吐量对比图
figure
% 绘制 HEED 协议下的吞吐量曲线
plot(T(1:2:end),BitsH(1:2:end),'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);

% 保持当前图形，以便在同一图中绘制其他曲线
hold on
% 绘制 LEACH 协议下的吞吐量曲线
plot(T_L(1:2:end),BitsH_L(1:2:end),'-r>',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

% 设置 x 轴标签为时间（秒）
xlabel('Time (s)'); 
% 设置 y 轴标签为吞吐量（数据包数量）
ylabel('Throughput (no of packets)')
% 设置图形标题为吞吐量（N 个传感器节点）
title('吞吐量')
% 添加图例，区分 HEED 和 LEACH 协议
legend('HEED','LEACH')
grid on


 % 创建一个新的图形窗口，绘制 HEED 和 LEACH 协议下的存活节点数量对比图
figure
% 绘制 HEED 协议下的存活节点数量曲线
plot(T(1:2:end),N-AliveH(1:2:end),'-bs',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);

% 保持当前图形，以便在同一图中绘制其他曲线
hold on
% 绘制 LEACH 协议下的存活节点数量曲线
plot(T_L(1:2:end),N-AliveH_L(1:2:end),'-r>',...
    'LineWidth',1,...
    'MarkerSize',6,...
    'MarkerEdgeColor','k',...
    'MarkerFaceColor',[0.9,0.9,0.0]);

% 设置 x 轴标签为时间（秒）
xlabel('Time (s)'); 
% 设置 y 轴标签为存活传感器节点数量
ylabel('No of death Sensors nodes')
% 设置图形标题为传感器节点的生命周期
title('传感器节点寿命')
% 添加图例，区分 HEED 和 LEACH 协议
legend('HEED','LEACH')
grid on

3.算法概述

无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）由大量微型传感器节点组成，具有自组织、分布式和多跳通信等特点。由于节点能量有限，如何高效管理能量成为WSN设计的核心问题。聚类路由协议通过将节点划分为簇（Cluster），由簇头（Cluster Head, CH）负责数据聚合与转发，能够显著降低网络能耗。LEACH（Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）和HEED（Hybrid Energy-Efficient Distributed Clustering）是两种典型的分层路由协议，本文将从数学建模、算法原理和性能分析等方面展开深入探讨。