無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議的研究的中期報(bào)告

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議的研究的中期報(bào)告1.引言無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetworks，WSN）是由一組分布在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的無線傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)。WSN在監(jiān)測、控制、物流及環(huán)境等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。無線傳感器節(jié)點(diǎn)的體積較小、功耗低、成本便宜，且由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)可以覆蓋較大的監(jiān)測范圍。由于能源限制和帶寬限制等不利條件，WSN的路由協(xié)議是研究的熱點(diǎn)之一。2.研究背景和意義WSN由于其特殊的節(jié)點(diǎn)能力和應(yīng)用背景，需要一個(gè)能夠滿足網(wǎng)絡(luò)生命周期內(nèi)各種需求和網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量服務(wù)的路由協(xié)議。這就要求網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能夠使能量的消耗最低化，使節(jié)點(diǎn)有更長的生命周期，提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用效率。同時(shí)，路由協(xié)議應(yīng)該能夠保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)包到達(dá)率。因此，設(shè)計(jì)一種高效可靠的分層路由協(xié)議是對WSN進(jìn)行研究的一個(gè)重要問題。3.研究進(jìn)展目前，一些分層路由協(xié)議在WSN中得到了廣泛的應(yīng)用，如LEACH、PEGASIS、TEEN、APTEEN等。LEACH協(xié)議是一種基于隨機(jī)化的分層協(xié)議，采用成簇技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)建成不同的簇。該協(xié)議將節(jié)點(diǎn)分為兩類：聚合節(jié)點(diǎn)（ClusterHead，CH）和普通節(jié)點(diǎn)（NormalNode，NN）。各個(gè)簇的CH負(fù)責(zé)收集和處理各自簇內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)匯聚到中心服務(wù)器進(jìn)行管理和處理。PEGASIS協(xié)議是一種另類的鏈?zhǔn)椒謱勇酚蓞f(xié)議，采用了鏈?zhǔn)铰酚赏ㄐ挪呗?。該協(xié)議將節(jié)點(diǎn)排成一列，并通過將其連接成一個(gè)鏈，將鏈頭節(jié)點(diǎn)與鏈尾節(jié)點(diǎn)相連，由鏈頭節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給鏈尾節(jié)點(diǎn)，最終匯聚至中心服務(wù)器。TEEN是一種保證網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量服務(wù)的分層路由協(xié)議。該協(xié)議通過將節(jié)點(diǎn)分成兩類以及定義數(shù)據(jù)的傳輸模式和閾值來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)高質(zhì)量服務(wù)的保證。APTEEN是基于TEEN的一個(gè)改進(jìn)版本，引入了異構(gòu)節(jié)點(diǎn)和基站節(jié)點(diǎn)的概念，提高了網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性。4.研究計(jì)劃在分析和總結(jié)已有分層路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，本課題擬進(jìn)一步研究如下問題：（1）基于WSN實(shí)現(xiàn)分層路由協(xié)議的效率、可靠性和能量均衡性進(jìn)一步探討；（2）分析目前WNS中分層路由協(xié)議的安全性問題，探討提高協(xié)議安全性的方法；（3）研究遠(yuǎn)距離通信、信道建立和傳輸控制等基礎(chǔ)通信原理并進(jìn)行模擬仿真。5.研究內(nèi)容和計(jì)劃（1）深入分析WSN中分層路由協(xié)議的基本原理和優(yōu)化思路，進(jìn)一步探討其性質(zhì)和特點(diǎn)；（2）在基于上述分析的基礎(chǔ)上，提出一種新的算法，并進(jìn)行仿真；（3）對新算法和已有算法進(jìn)行效率和成本分析，比較其優(yōu)缺點(diǎn)并進(jìn)行改進(jìn)；（4）基于以上的理論和實(shí)驗(yàn)，撰寫本課題論文。6.研究難點(diǎn)（1）如何實(shí)現(xiàn)協(xié)議的高效和可靠性的平衡；（2）如何合理分配通信范圍和信號強(qiáng)度，降低網(wǎng)絡(luò)能耗；（3）如何解決數(shù)據(jù)包出現(xiàn)重復(fù)和丟失問題，以提高數(shù)據(jù)到達(dá)率；（4）如何平衡網(wǎng)絡(luò)的安全與性能之間的關(guān)系，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性保障。7.結(jié)論本文對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分層路由協(xié)議的研究進(jìn)行了中期總結(jié)，分析了已有路由協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了新算法。進(jìn)一步研究的重點(diǎn)包括平衡效率與可靠性，降低能耗，提高