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无线传感器网络分层路由协议的研究的中期报告
1.引言
无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSN）是由一组分布在监测区域内的无线传感器节点组成的网络。WSN在监测、控制、物流及环境等领域具有广泛的应用。无线传感器节点的体积较小、功耗低、成本便宜，且由多个节点组成的网络可以覆盖较大的监测范围。由于能源限制和带宽限制等不利条件，WSN的路由协议是研究的热点之一。
2.研究背景和意义
WSN由于其特殊的节点能力和应用背景，需要一个能够满足网络生命周期内各种需求和网络质量服务的路由协议。这就要求网络协议能够使能量的消耗最低化，使节点有更长的生命周期，提高网络的能量利用效率。同时，路由协议应该能够保证网络稳定性，保证数据包到达率。因此，设计一种高效可靠的分层路由协议是对WSN进行研究的一个重要问题。
3.研究进展
目前，一些分层路由协议在WSN中得到了广泛的应用，如LEACH、PEGASIS、TEEN、APTEEN等。LEACH协议是一种基于随机化的分层协议，采用成簇技术，将网络节点建成不同的簇。该协议将节点分为两类：聚合节点（ClusterHead，CH）和普通节点（NormalNode，NN）。各个簇的CH负责收集和处理各自簇内的数据信息，并将数据汇聚到中心服务器进行管理和处理。
PEGASIS协议是一种另类的链式分层路由协议，采用了链式路由通信策略。该协议将节点排成一列，并通过将其连接成一个链，将链头节点与链尾节点相连，由链头节点将数据转发给链尾节点，最终汇聚至中心服务器。
TEEN是一种保证网络高质量服务的分层路由协议。该协议通过将节点分成两类以及定义数据的传输模式和阈值来实现网络高质量服务的保证。APTEEN是基于TEEN的一个改进版本，引入了异构节点和基站节点的概念，提高了网络的可扩展性。
4.研究计划
在分析和总结已有分层路由协议的基础上，本课题拟进一步研究如下问题：
（1）基于WSN实现分层路由协议的效率、可靠性和能量均衡性进一步探讨；
（2）分析目前WNS中分层路由协议的安全性问题，探讨提高协议安全性的方法；
（3）研究远距离通信、信道建立和传输控制等基础通信原理并进行模拟仿真。
5.研究内容和计划
（1）深入分析WSN中分层路由协议的基本原理和优化思路，进一步探讨其性质和特点；
（2）在基于上述分析的基础上，提出一种新的算法，并进行仿真；
（3）对新算法和已有算法进行效率和成本分析，比较其优缺点并进行改进；
（4）基于以上的理论和实验，撰写本课题论文。
6.研究难点
（1）如何实现协议的高效和可靠性的平衡；
（2）如何合理分配通信范围和信号强度，降低网络能耗；
（3）如何解决数据包出现重复和丢失问题，以提高数据到达率；
（4）如何平衡网络的安全与性能之间的关系，提高网络的安全性保障。
7.结论
本文对无线传感器网络分层路由协议的研究进行了中期总结，分析了已有路由协议的优缺点，并提出了新算法。进一步研究的重点包括平衡效率与可靠性，降低能耗，提高数据到达率以及网络安全等问题。后续研究将着重解决这些问题，并对相关的技术和理论进行深入探讨，提高无线传感器网络分层路由协议的性能。