水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署與路由協(xié)議聯(lián)合設(shè)計.pdf

1、水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由多種具有通信能力的水下設(shè)備以自組織和多跳通信的方式構(gòu)成的水聲通信網(wǎng)絡(luò),可以實現(xiàn)水體參數(shù)檢測、地質(zhì)資源勘探、水下目標探測和跟蹤監(jiān)視等應(yīng)用,能為保護領(lǐng)海、開發(fā)和利用豐富的海洋資源提供強有力的技術(shù)支持和信息保障,因此對水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行研究具有十分重要的意義。
　　但是水下環(huán)境具有許多不利于節(jié)點部署及降低通信質(zhì)量的特性,比如水流帶動節(jié)點移動、信道誤碼率高、傳播時延大等。因此,需要設(shè)計合理的網(wǎng)絡(luò)部署策略以保證對監(jiān)

2、測區(qū)域的高效覆蓋,同時開發(fā)相應(yīng)的通信協(xié)議以完成節(jié)點間的可靠互聯(lián)。本文立足于現(xiàn)有研究成果和技術(shù),主要從以下幾個方面對水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行了研究:
　　(1)提出了能量有效的三維分層混合部署策略。根據(jù)位置信息將節(jié)點分為兩類,不同類別的節(jié)點具有不同的部署策略及功能:水下節(jié)點按照體心立方格結(jié)構(gòu)進行部署,負責數(shù)據(jù)采集及縱向傳遞;水面節(jié)點隨機分布,負責信息匯總及橫向傳遞。由于數(shù)據(jù)的橫向傳輸只在水面節(jié)點間進行,使得水下節(jié)點能耗大幅降低;此外,

3、體心立方格結(jié)構(gòu)覆蓋率較高且所需節(jié)點數(shù)量少,能夠有效降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的搭建及維護成本。
　　(2)開發(fā)了與部署策略相適配的路由協(xié)議。采用聯(lián)合設(shè)計思想,開發(fā)了與三維分層混合部署策略相適配的路由協(xié)議——pe-VCR協(xié)議。該協(xié)議主要利用節(jié)點的能量及位置信息,周期性地對將節(jié)點劃分為數(shù)個垂直結(jié)構(gòu)的多跳鏈狀簇,并同步通過建立簇內(nèi)節(jié)點間的路由路徑來保證數(shù)據(jù)包的可靠傳輸。該協(xié)議中包含的分簇算法及沖突消減機制能夠顯著提高節(jié)點的入簇率,與此同時,由于分簇過