目錄
1.程序功能描述
2.測試軟件版本以及運行結果展示
3.部分程序
4.算法理論概述
5.完整程序
1.程序功能描述
? ? ? ?無線傳感器網絡（WSN, Wireless Sensor Network）是由大量低成本、低功耗的傳感器節點組成，通過無線通信實現數據采集、傳輸與協同處理的分布式網絡，廣泛應用于環境監測、智能農業、工業控制等領域。在WSN中，介質訪問控制（MAC, Medium Access Control）協議負責協調節點對無線信道的訪問，直接影響網絡的延遲、能耗、吞吐量等關鍵性能指標。?
? ? ? ?傳統WSN MAC協議（如SMAC、TMAC）多采用固定時隙分配或隨機競爭機制，存在信道資源利用率低、節點間干擾嚴重、端到端延遲不可控等問題。而Dijkstra算法作為經典的最短路徑尋優算法，具備在帶權圖中高效尋找從源節點到其他所有節點最短路徑的能力。將Dijkstra算法融入 WSN MAC協議設計，可通過動態路徑優化與信道資源按需分配，實現網絡延遲與開銷的協同優化 —— 既保證數據傳輸路徑的“最短性”（降低延遲），又通過路徑復用與干擾規避減少無效能耗（降低開銷）。
2.測試軟件版本以及運行結果展示
MATLAB2022A/MATLAB2024B版本運行
3.部分程序
%節點分布范圍
SCALE = 500;%
%初始節點能量
E0 = 1;
%子節點之間的通信半徑
Radius= 100;%
%子節點與父節點的通信半徑
FRadius= 100;%
%節點最大移動速度
Vmax = 0;%
%數據發送包速率
Smax = 20;%
%數據發送包長度
SLen = 2000;%
%節點通信閾值
LRad = 87;
%電路能耗系數
Eelec = 5e-8;
%信道傳播模型的能耗系數
Efs = 1e-11;
%信道傳播模型的能耗系數
Emp = 1.3e-15;
%壓縮比
u = 0.5;%
%初始變異概率
P = 0.5;%
MTKL = 2000;%
Times = 2;%仿真時間
12_067m4.算法理論概述
? ? ? ?網絡模型：將WSN抽象為無向帶權圖?G=(V,E,W)，其中?V包含子節點與父節點（程序中父節點數量為??子節點數/10?+1），?E為節點間可通信的邊集合（子節點間通信半徑?Radius=100，子節點與父節點通信半徑?FRadius=100），?W為邊權重（綜合節點信任度、通信距離、能耗等因素，程序中通過Trust矩陣體現）。?
? ? ? ?網絡延遲：程序定義的端到端時延包括傳輸延遲（基于路徑距離、數據包長度與發送速率）、時隙延遲（基于幀結構中的時隙等待時間），公式與參數嚴格對應程序設置（如數據發送包速率?Smax=20，數據包長度?SLen=2000）。?
? ? ? 網絡開銷：程序中定義為拓撲控制能耗，包括節點發送 / 接收數據的電路能耗、信道傳播能耗，參數采用程序設定值（電路能耗系數?Eelec=5×10?8?J/bit，自由空間傳播能耗系數?LaTex error）。
? ? ? ?以Dijkstra算法為路徑優化核心，結合“路徑 - 信道”綁定機制，實現信道資源的動態分配與節點訪問協同。與傳統MAC協議相比，其創新點在于將“路徑選擇”與“信道訪問”深度耦合——通過 Dijkstra算法找到“最優傳輸路徑”（權重最小，對應低延遲、低能耗），再為該路徑分配專屬信道或時隙，避免不同路徑間的干擾，同時基于路徑節點的能量與信道狀態動態更新路徑，確保網絡長期穩定運行。
? ? ? 基于Dijkstra算法的WSN MAC協議實現分為“網絡初始化階段”“路徑優化階段”“時隙分配階段”“分層傳輸與性能計算階段” 四個核心步驟，每個步驟均嚴格對應 MATLAB 程序的代碼邏輯，公式參數與程序變量完全一致。
步驟 1：網絡初始化階段
? ? ? ?初始化階段的目標是構建符合程序參數的網絡拓撲，生成節點坐標、信任度與通信矩陣，為后續路徑優化奠定基礎。程序中構建兩類矩陣（子節點間、子父節點間），判斷節點是否可通信并賦值信任度：
步驟 2：基于Dijkstra算法的路徑優化階段
? ? ? ?該階段通過調用程序中的func_dijkstra函數，計算兩類最短路徑（源子節點→中轉父節點、中轉父節點→目標子節點），路徑權重為信任度矩陣Trust，具體步驟與程序邏輯完全一致。
5.完整程序
VVV
