Framework

%Matlab code for simulation of different protocols for mobile ad-hoc networks with mobile nodes and sink
%David Budwilowitz

%Simulatie van een DDR protocol
clc;close all; clear;


%Vaststellen parameters
P = 30; %totaal aantal nodes
N = 10; %Aantal stappen in de simulatie
X_grens = 50; %grenzen van het gebied x-as
Y_grens = 50; %grenzen van het gebied y-as
R = 15 ;%bereik van een node
Battery_max = 100; %maximum inhoud batterij



%Maak de nodes aan. In de begin situatie zijn alle nodes uniform

Totaal_nodes = Maak_nodes(P, X_grens, Y_grens,Battery_max);
Totale_energie = [ sum(Totaal_nodes(4,:))]
%Genereren Sink
%Parameters:
% 1 ID
% 2 X-coordinaat
% 3 Y-coordinaat
% 4 Available. 0: not available, 1: available
% 5 visited
sink = [0;X_grens*rand();Y_grens*rand();0];

%Maak een graph met deze informatie
Init = Maak_digraph(Totaal_nodes);
Init2 = Maak_graph (Totaal_nodes);


%%
%plotten initiële situatie

%Leg coördinaten vast
X_co = Totaal_nodes(2,:);
Y_co = Totaal_nodes(3,:);
X_co(P+1) = sink(2);
Y_co(P+1) = sink(3);
%Maak de sink een x ipv o
Markeer = string([1:P+1]);
Markeer(1:P) = 'o';
Markeer (P+1) = 'x';
%Maak de plot
figure('Name', 'Initial situation'); 
title('Initial situation for Ad-hoc network simulation')
Visueel = plot(Init) ;
Visueel.XData = X_co;
Visueel.YData = Y_co;
Visueel.Marker= Markeer;
title('Initial situation for Ad-hoc network analisis')


%%
%uitvoeren van de stappen van de simulatie voor flooding vanuit sink

sink(5) = 1;
beschikbaar1 = Check_available_flood (sink, Totaal_nodes, R);
    Way = Init;
for i = beschikbaar1
    Way = addedge(Way, 'Sink' , string(i),1);
    Totaal_nodes(6,i) = 1;
end


Stap2=[];
while sum(Totaal_nodes(6,:)) < P
     for source = beschikbaar1

        source_check = Check_available_flood (Totaal_nodes(:,source), Totaal_nodes, R);
        Totaal_nodes(:,source) = Send_small(Totaal_nodes(:,source));
        for j = source_check
            Totaal_nodes(6,j) = 1;
            van = string(source);
            naar = string(j);
            Way = addedge(Way, van , naar,1);
        end
        Stap2 = [Stap2 source_check];

     end
     
     if isempty(Stap2)
         break
     end
     beschikbaar1 = [];
     for source = Stap2
        test = source;
        source_check = Check_available_flood (Totaal_nodes(:,source), Totaal_nodes, R);
        Totaal_nodes(:,source) = Send_small(Totaal_nodes(:,source));
        for j = source_check
            Totaal_nodes(6,j) = 1;
            van = string(source);
            naar = string(j);
            Way = addedge(Way, van , naar,1);
        end
        beschikbaar1 = [beschikbaar1 source_check];

     end
     
     if isempty(beschikbaar1)
         break
     end
     Stap2=[];
end   

bereik = sum(Totaal_nodes(6,:))
Totale_energie(2) = sum(Totaal_nodes(4,:))

%Maak de plot
figure('Name', 'flood'); 
title('Informatie verspreiding locatie sink dmv flooding')
Visueel2 = plot(Way) ;
Visueel2.XData = X_co;
Visueel2.YData = Y_co;
title('Flooding algoritme')




%%
%Move nodes
Totaal_nodes = Move_nodes(Totaal_nodes,X_grens, Y_grens);
sink = Move_sink(sink, X_grens, Y_grens);
%Leg coördinaten vast
X_co = Totaal_nodes(2,:);
Y_co = Totaal_nodes(3,:);
X_co(P+1) = sink(2);
Y_co(P+1) = sink(3);

figure('Name', 'Moved situation'); 
title('Moved situation for Ad-hoc network simulation')
Visueel3 = plot(Init) ;
Visueel3.XData = X_co;
Visueel3.YData = Y_co;
Visueel3.Marker= Markeer;
title('Moved situation for Ad-hoc network analisis')


%%
%Functions

function Nodes_totaal = Maak_nodes(P, X_grens, Y_grens,Max_batterij)
%Parameters:
% 1 ID
% 2 X-coordinaat
% 3 Y-coordinaat
% 4 Baterij niveau
% 5 Available. 0: not available, 1: available
% 6 visited. 0:not visited , 1: visited
% 7 
   
Nodes_totaal = zeros(6,P);  %een lege array waar per node (kolom) informatie komt te staan (rijen)

    for i = 1:P
    Nodes_totaal(1,i) = i;
    Nodes_totaal(2,i) = X_grens*rand();
    Nodes_totaal(3,i) = Y_grens*rand();
    Nodes_totaal(4,i) = Max_batterij;
    
    end
end

function Init = Maak_graph (Totaal_nodes)
    
    %Maak nodes voor graph
    ID = transpose(string(Totaal_nodes(1,:)));
    %Batterij = transpose(Totaal_nodes(4,:));
    %Maak sink voor graph
    ID(length(Totaal_nodes)+1) = 'Sink';
    %Batterij(length(Totaal_nodes)+1) = 101;
    %Node_table = table(ID, Batterij );
    Init = graph(zeros(length(Totaal_nodes)+1),ID) ;
end

function Init = Maak_digraph (Totaal_nodes)
    
    %Maak nodes voor graph
    ID = transpose(string(Totaal_nodes(1,:)));
    %Batterij = transpose(Totaal_nodes(4,:));
    %Maak sink voor graph
    ID(length(Totaal_nodes)+1) = 'Sink';
    %Batterij(length(Totaal_nodes)+1) = 101;
    %Node_table = table(ID, Batterij );
    Init = digraph(zeros(length(Totaal_nodes)+1),ID) ;
end

function available = Check_available_flood (Source, Totaal_nodes, R)
    available = [];
    source_X = Source(2);
    source_Y = Source(3);
    counter = 1;
    for i = 1 : length(Totaal_nodes)
        Distance = sqrt((source_X - Totaal_nodes(2,i))^2 + (source_Y - Totaal_nodes(3,i))^2);
        if (Distance <= R ) && (Totaal_nodes(6,i) == 0) && (Source(1) ~= Totaal_nodes(1,i))
           available(counter) = i;
           counter = counter + 1;
           
           
           
        end
        
    end
end

function Moved_Nodes = Move_nodes (Totaal_nodes, X_grens, Y_grens)

    for i = 1: length(Totaal_nodes)
        Totaal_nodes(2,i) = Totaal_nodes(2,i) + (-0.02*X_grens + 0.04 * X_grens * rand());
        while (Totaal_nodes(2,i) > X_grens) || (Totaal_nodes(2,i) < 0)
            Totaal_nodes(2,i) = Totaal_nodes(2,i) + (-0.02*X_grens + 0.04 * X_grens * rand());
        end

        Totaal_nodes(3,i) = Totaal_nodes(3,i) + (-0.02*Y_grens + 0.04 * Y_grens * rand());
        while (Totaal_nodes(3,i) > Y_grens) || (Totaal_nodes(3,i) < 0)
            Totaal_nodes(3,i) = Totaal_nodes(3,i) + (-0.02*Y_grens + 0.04 * Y_grens * rand());
        end   
    end
    
    Moved_Nodes = Totaal_nodes;
end

function Send_Node = Send_small( Node)
    Needed_energy = 1;
    Node(4) = Node(4) - Needed_energy;
    Send_Node = Node;


end


function Moved_Sink = Move_sink (sink, X_grens, Y_grens)
    sink(2) = sink(2) + (-0.02*X_grens + 0.04 * X_grens * rand());
        while (sink(2) > X_grens) || (sink(2) < 0)
           sink(2) = sink(2) + (-0.02*X_grens + 0.04 * X_grens * rand());
        end

    sink(3) = sink(3) + (-0.02*Y_grens + 0.04 * Y_grens * rand());
        while (sink(3) > Y_grens) || (sink(3) < 0)
            sink(3) = sink(3) + (-0.02*Y_grens + 0.04 * Y_grens * rand());
        end   

    Moved_Sink = sink;
end