【WSN路由】DEGRA：一种基于密度的节能无线传感器网络路由算法Matlab代码

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🔥 内容介绍

本文旨在介绍一种名为 DEGRA 的基于密度的节能路由算法，该算法专为无线传感器节点而设计，并使用 MATLAB 实现。DEGRA 采用聚类方法，通过可视化方式展示节点分布、网络寿命和每轮能量消耗。

引言

无线传感器网络 (WSN) 作为一种新兴技术，在环境监测、智慧城市、工业自动化等领域展现出巨大的应用潜力。然而，无线传感器节点通常受限于有限的电池容量，因此节能路由算法成为 WSN 研究的重点。传统的路由算法如最短路径路由算法，往往忽略了节点能量的差异，导致部分节点快速耗尽能量，缩短网络寿命。针对这一问题，近年来涌现出大量基于密度的节能路由算法，旨在通过合理分配节点任务，延长网络寿命。

DEGRA 算法

DEGRA 算法是一种基于密度的节能路由算法，其主要思路如下：

1. 节点密度计算： 首先，DEGRA 算法根据传感器节点的空间分布计算节点密度，即单位面积内节点数量。

2. 聚类形成： 基于节点密度，DEGRA 算法将节点划分为多个簇。高密度区域形成核心簇，低密度区域形成边缘簇。

3. 簇头选举： 在每个簇中，DEGRA 算法选择能量水平最高且密度最高的节点作为簇头。

4. 数据汇聚： 传感器节点将数据发送至其所在的簇头，簇头将数据汇聚到一个或多个汇聚节点。

5. 能量平衡： DEGRA 算法通过动态调整簇头，以及合理分配数据传输任务，实现节点能量的均衡消耗，延长网络寿命。

算法实现

DEGRA 算法使用 MATLAB 实现，主要包括以下功能：

1. 节点分布可视化： 算法绘制节点在空间中的分布图，方便用户了解网络拓扑结构。

2. 网络寿命分析： 算法模拟网络运行，并记录各个节点的剩余能量，最终绘制网络寿命曲线，反映网络的持久性。

3. 能量消耗分析： 算法记录每轮数据传输过程中的能量消耗，绘制能量消耗曲线，评估算法的节能效果。

实验结果

通过模拟实验，DEGRA 算法展现了优异的性能：

1. 延长网络寿命： 与传统的路由算法相比，DEGRA 算法能够显著延长网络寿命，有效避免节点能量快速耗尽。

2. 均衡能量消耗： DEGRA 算法能够有效平衡节点能量消耗，避免部分节点过早失效。

3. 提高数据传输效率： DEGRA 算法通过合理的路由策略，提高数据传输效率，保证数据及时准确地传送到汇聚节点。

结论

DEGRA 算法是一种基于密度的节能路由算法，该算法能够有效延长无线传感器网络寿命，实现节点能量均衡消耗，并提高数据传输效率。实验结果表明，DEGRA 算法在实际应用中具有显著的优势。未来，我们将继续改进 DEGRA 算法，使其更加适应不同环境和需求。

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