水下傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法的研究與設(shè)計.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)是一門新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它是全球網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)普及的產(chǎn)物。國內(nèi)外對水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的重視程度不斷升溫,并對其進行了深入的研究。水下傳感器網(wǎng)絡(luò)通常是由水下傳感器節(jié)點、自主式水下運載器和作為主節(jié)點的海面站組成的水下無線通信網(wǎng)絡(luò)。目前水下傳感器網(wǎng)絡(luò)主要用于對其覆蓋區(qū)域進行中長期的海洋環(huán)境信息監(jiān)測、污染監(jiān)控、災(zāi)難預(yù)防、水下輔助導(dǎo)航定位、海洋資源勘測、水雷偵查以及水下目標(biāo)的探測、跟蹤定位等,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 由于水下環(huán)境的

2、特殊性,如長傳輸時延、強多徑干擾、強環(huán)境噪聲和信道可用帶寬非常有限等原因,使得水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)通信的可靠性、通信距離、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和能量消耗受到嚴(yán)重的影響。這就要求在研究水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議時,對如何降低節(jié)點的能量消耗,如何保證傳輸數(shù)據(jù)快速、正確、有效,如何延長網(wǎng)絡(luò)生命周期等問題考慮充分。
　　 本文對水下傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法進行了研究與設(shè)計。以提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用率,延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期為出發(fā)點,提出了一種分時路

3、由算法。設(shè)計了一種概率均衡機制,并把該機制應(yīng)用于分時路由算法,提出了分時均衡路由算法。為了進一步降低節(jié)點能耗,延長網(wǎng)絡(luò)生命周期,在分時均衡算法中引入了網(wǎng)絡(luò)編碼理論,提出了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分時均衡路由算法。本文主要研究內(nèi)容和成果主要有以下幾方面:
　　 1.本文對洪泛算法進行了一系列的改進,提出了一種分時路由算法。只有當(dāng)自己的時間片到來時,節(jié)點才可以發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)緩存中的數(shù)據(jù)包,以避免產(chǎn)生沖突;并且在路由建立過程中節(jié)點不必對其父節(jié)點進

4、行單獨確認(rèn),直接廣播路由數(shù)據(jù)包,該廣播數(shù)據(jù)包同時可以作為對其父節(jié)點ACK捎帶確認(rèn),從而可以有效地節(jié)省時間和能量,加快路由的建立過程。
　　 2.在分時路由算法中加入了一種概率均衡機制,提出了分時均衡路由算法。該算法在路由樹建立過程中,通過不斷比較各個鄰居節(jié)點的子節(jié)點的數(shù)目,并按照本文所設(shè)計的概率均衡機制以一定的概率動態(tài)調(diào)整各子樹中的子節(jié)點數(shù),以使路由樹在概率上達到均衡,使各節(jié)點的能量消耗更均衡,從而有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。

5、r>　　 3.把網(wǎng)絡(luò)編碼理論引入到分時均衡算法,提出了基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分時均衡路由算法。在該算法中,網(wǎng)絡(luò)中間節(jié)點對收到的數(shù)據(jù)包信息進行編碼操作后,再把編碼數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)出去,多個數(shù)據(jù)包編碼成一個編碼包,降低了傳輸中的數(shù)據(jù)量,這樣可以進一步降低節(jié)點能耗,提高網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率,有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生命周期。
　　 最后,對本文提出的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的分時均衡路由算法進行了驗證。通過測試實驗,驗證了本文所設(shè)計的算法的有效性。結(jié)果表明,基于網(wǎng)絡(luò)編碼的