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无线传感器网络能量高效的分簇算法研究的中期报告
中期报告：
一、研究背景
无线传感器网络（WSN）是一种分布式的、自组织的网络系统，拥有廉价的传感器节点、低功耗、自组织、自适应、高容错、可接受的通信能力和数据处理能力等优点，广泛应用于环境监测、智能物流、智能家居等领域。WSN中节点分布广泛，部署不易调整，而且节点能量非常有限，因此如何提高节点的能量利用率是WSN关注的一个主要问题。而簇头是一个能够控制和协调簇中节点行为的重要角色，因此簇头的能量管理是WSN能量管理的重点之一。
二、研究现状
目前，针对WSN能量高效的分簇算法研究较为成熟，其中典型的算法包括LEACH、PEGASIS、TEEN等。LEACH是目前最常用的协议之一，分为簇头选举和簇头数据聚合两个阶段，能够均衡地分散各个节点的负载，延长网络寿命；PEGASIS克服了LEACH在距离远的情况下无法搜集到节点信息的问题，但是需要较多的数据中继，且需要有一个中心节点进行协调，容易发生瓶颈；TEEN能够利用温度相关信息进行数据的计算判断，进一步优化簇的代表性。
三、研究内容
本文将在现有分簇算法的基础上，进一步研究能量高效的分簇算法，并主要考虑以下几个方面：
1．簇头选取策略：探索更加高效的簇头选取策略，减少选出的簇头数目，增加簇头的能量利用率。
2．簇中节点的能量管理：针对不同类型的节点，制定不同的能量管理策略，延长簇中节点的寿命。
3．数据聚合技术：研究更加高效的数据聚合技术，减少无用数据的传输，优化簇的代表性。
四、实验计划
本文选用OMNET++进行仿真实验。主要包括以下几个方面的实验：
1．比较不同算法的能量消耗：采用LEACH、PEGASIS、TEEN以及本文的算法，对网络的能量消耗进行比较。
2．比较不同算法的网络寿命：采用LEACH、PEGASIS、TEEN以及本文的算法，对网络的寿命进行比较。
3．比较不同能量管理策略的网络寿命：分别采用本文提出的不同能量管理策略，进行网络寿命的比较和分析。
五、预期成果
通过对WSN能量高效的分簇算法的研究，得到以下成果：
1．针对WSN节点分布广泛、没有基础设施支撑的情况，提出了能够有效延长网络寿命的分簇算法。
2．制定不同的节点能量管理策略，延长节点寿命，同时提高网络能量利用效率。
3．通过实验验证，本文提出的算法具有较好的能量管理效果和网络寿命表现，能够被应用到实际的WSN中。
六、参考文献
[1]HeinzelmanWR,ChandrakasanA,BalakrishnanH.Energy-efficientcommunicationprotocolsforwirelessmicrosensornetworks[C]//SystemSciences,2000.Proceedingsofthe33rdAnnualHawaiiInternationalConferenceon.IEEE,2000:10-pp.
[2]LindseyS,RaghavendraCS.PEGASIS:Power-efficientgatheringinsensorinformationsystems[C]//IEEEAerospaceConferenceProceedings,2002.IEEE,2002,3:3-1125.
[3]SeguiS,GarciaJ,LloretJ,etal.AnimprovedversionofLEACHprotocol-PLEACHforWSNs[C]//ComputerScienceandInformationTechnologies(CSIT),20116thInternationalConferenceon.IEEE,2011:323-327.
[4]WangYin,CuiYan,HuangFan,etal.E-LEACH:Anenergyefficientclusteringalgorithmwithadaptiveclusteringheadnodesforwirelesssensornetworks[J].Sensors,2015,15(6):14890-14915.