基于簇融合的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的綜述報(bào)告

基于簇融合的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議研究的綜述報(bào)告無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）是一種由大量分布式無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)測(cè)、收集、處理和傳輸環(huán)境數(shù)據(jù)。WSN的使用越來(lái)越廣泛，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健、智能家居、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域。由于WSN在數(shù)據(jù)處理和傳輸方面存在局限性，傳感器節(jié)點(diǎn)的能量限制以及通信帶寬不足等問(wèn)題，因此WSN協(xié)議的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要，以提高網(wǎng)絡(luò)性能和可靠性。簇定義為一組傳感器節(jié)點(diǎn)，其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)充當(dāng)簇頭（ClusterHead）的角色，與其他節(jié)點(diǎn)通信。簇融合是將相鄰簇頭通信并將數(shù)據(jù)聚合成單個(gè)消息的過(guò)程。簇融合可提高網(wǎng)絡(luò)生命周期、減少數(shù)據(jù)通信、降低能源消耗。本文綜述了近年來(lái)一些基于簇融合的WSN協(xié)議的研究成果，主要涉及以下內(nèi)容：（一）簇融合技術(shù)簇融合技術(shù)對(duì)WSN的能耗、帶寬、網(wǎng)絡(luò)壽命等方面有很大的優(yōu)化作用。簇融合涵蓋以下兩個(gè)方面：1.簇內(nèi)數(shù)據(jù)聚合簇內(nèi)數(shù)據(jù)聚合是指簇頭節(jié)點(diǎn)在收到來(lái)自傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)后將它們聚合成一段消息。該方法可以減少無(wú)線信道的利用，從而減少傳輸開(kāi)銷。如Zhang等人提出了基于數(shù)據(jù)聚合的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（DAWN）[1]，它能夠極大地減少無(wú)線信道的利用和信息傳輸量。2.簇間數(shù)據(jù)聚合簇間數(shù)據(jù)聚合是指鄰近簇頭節(jié)點(diǎn)之間將它們所收到的數(shù)據(jù)聚合成一條消息的過(guò)程，然后將其發(fā)送到下一級(jí)簇頭節(jié)點(diǎn)。簇間數(shù)據(jù)聚合方法可以通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)中的通信量來(lái)節(jié)省電力。如Shi等人提出了一種新的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（CBRP）[2]，采用隨機(jī)選擇和拓?fù)淇刂频姆绞?，有效降低了網(wǎng)絡(luò)的傳輸能量消耗。（二）基于簇融合的WSN協(xié)議1.LEACH協(xié)議LEACH是一種典型的簇融合協(xié)議。其核心思想是將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)組成簇，每個(gè)簇的頭結(jié)點(diǎn)通過(guò)TDMA（時(shí)分多路復(fù)用）技術(shù)協(xié)調(diào)通信。在此基礎(chǔ)上，Xi等人提出了一種改進(jìn)的LEACH協(xié)議[3]，使用了混合式聚合算法和不定長(zhǎng)時(shí)間片分配策略，能夠有效降低傳輸功耗。2.PEGASIS協(xié)議PEGASIS提出了一種鏈路型無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將所有傳感器節(jié)點(diǎn)按照一定的順序排列成一條鏈，鏈頭節(jié)點(diǎn)和鏈尾節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行通信。Wang等人提出的H-PEGASIS協(xié)議[4]是一種基于改進(jìn)的貪心算法的協(xié)議，能夠有效減輕網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的能耗負(fù)擔(dān)。3.TEEN協(xié)議TEEN協(xié)議是一種根據(jù)事件觸發(fā)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它能夠通過(guò)事件觸發(fā)機(jī)制根據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)際需要進(jìn)行有效地轉(zhuǎn)換。在此基礎(chǔ)上，Wang等人提出了一種改進(jìn)型TEEN協(xié)議（TEEN-P）[5]，通過(guò)引入數(shù)據(jù)聚合機(jī)制和簇間路由方法，能夠減少傳輸?shù)拈_(kāi)銷和設(shè)備能耗。結(jié)論簇融合技術(shù)和基于簇融合的WSN協(xié)議可以有效地節(jié)約WSN中的帶寬、降低能源消耗，并將網(wǎng)絡(luò)的生命周期延長(zhǎng)。在未來(lái)的研究中，我們應(yīng)該從以下幾個(gè)方面繼續(xù)研究：1.簇融合算法的設(shè)計(jì)和分析2.簇融合協(xié)議的能效分析和性能評(píng)估