水下传感器网络路由协议优化

发布时间：2017-05-23 09:10

  本文关键词：水下传感器网络路由协议优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着水下设备网络的发展,智能设备被部署在水下环境中,这些设备构成了水下无线传感器网络(UWSNs)。水下无线传感器网络被用来探索浩瀚的,未被探索的海洋。在水下无线传感器网络中,数据包传输数量少和能量低消耗是最基本的原则。为了达成这个目的,本文提出了信道感知优化路由协议(Enhanced Channel-Aware Routing Protocol,E-CARP)路由协议。E-CARP路由协议是对信道感知路由协议(Channel-Aware Routing Protocol,CARP)的优化,CARP由Stefano Basagni提出。E-CARP实现了位置无关(Location-Free)和贪婪逐跳(Greedy hop-by-hop)的数据包传输策略,是一个分布式的、跨层的路由协议。一般情况下,CARP不考虑重用之前收集到的探测数据来支持某些特定领域的应用程序。然而这些应用程序可能对数据的精度要求并不高,之前收集到的探测数据依然能够满足当前应用程序对数据的需求。在这种情况下,上传最新的探测数据是不必要的,上传这些数据将会显著增加了网络的数据传输总量,造成网络能量消耗的增加。除此之外,CARP的最优数据传输中继节点选择策略,即PING-PONG策略,不会根据环境的变化而做出相应的机制上的变化。这将导致在相对稳定的水下环境时,CARP的最优数据传输汇总及节点选择策略依然沿用原机制,产生大量的冗余控制信息包,造成网络的拥塞,降低数据传输的效率。本文提出的E-CARP路由协议解决了CARP中传输不必要的数据信息包的问题,并优化了CARP在相对稳定的水下环境的数据传输中继节点选择策略。模拟实验结果验证了本文的技术能够显著减少数据传输消耗,并且在一定程度上提高了整个网络的性能。
【关键词】：高效节能路由协议 水下无线传感器网络 传感器网络
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 引言9-14
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 主要研究内容11-12
• 1.2.1 主要内容11
• 1.2.2 核心思想11-12
• 1.3 论文组织结构12-14
• 第二章 水下传感器网络技术14-23
• 2.1 水下传感器网络特性14
• 2.2 水下传感器网络通信技术14-15
• 2.2.1 无线电波通信14-15
• 2.2.2 激光通信15
• 2.2.3 水声通信15
• 2.3 水下传感器节点15-16
• 2.4 水下传感器网络体系结构16-19
• 2.4.1 二维静态网络体系结构16-17
• 2.4.2 三维静态网络体系结构17-19
• 2.4.3 三维动态网络体系结构19
• 2.5 水下声学传播特征19-21
• 2.5.1 高延迟和延迟动态变化19
• 2.5.2 水声信号衰减大19-20
• 2.5.3 多途效应严重20
• 2.5.4 传输误码率高20-21
• 2.6 水下传感器网络协议21-23
• 2.6.1 物理层21
• 2.6.2 数据链路层21-22
• 2.6.3 网络层22-23
• 第三章 水下传感器网络路由协议23-31
• 3.1 普适性水下传感器网络协议23-25
• 3.1.1 基于水深路由协议23-24
• 3.1.2 基于液压选播路由协议24
• 3.1.3 其它普适性路由协议24-25
• 3.2 基于信标的水下传感器网络协议25-27
• 3.2.1 基于地址逐跳动态路由协议25-26
• 3.2.2 其它基于信标路由协议26-27
• 3.3 基于地理位置信息的水下传感器网络协议27-29
• 3.4 CARP路由协议29-31
• 第四章E-CARP路由协议31-43
• 4.1 E-CARP路由协议网络模型基础31-32
• 4.2 CARP路由机制32-34
• 4.2.1 网络初始化和跳数设置32
• 4.2.2 数据包传输32-34
• 4.3 E-CARP路由优化策略34-35
• 4.3.1 减少不必要的控制信息包34
• 4.3.2 减少不必要的数据信息包34-35
• 4.4 E-CARP网络初始化和水面汇聚基站缓存机制35
• 4.5 控制信息包和数据信息包的传输机制35-38
• 4.6 数据传输中继节点选择机制38-43
• 第五章 模拟实验的实现与评估43-53
• 5.1 模拟实验环境设置43-44
• 5.2 模拟实验程序设计44-46
• 5.2.1 模拟实验环境搭建44-45
• 5.2.2 模拟实验流程45-46
• 5.3 模拟实验结果评估46-53
• 5.3.1 不同载荷大小的能耗对比46-48
• 5.3.2 不同载荷大小的PONG包数量对比48-49
• 5.3.3 不同稳定系数的能耗对比49
• 5.3.4 不同平滑系数的PONG包数量对比49-50
• 5.3.5 不同平滑系数的能耗对比50-51
• 5.3.6 不同传输半径的能耗对比51-53
• 第六章 总结与展望53-55
• 6.1 全文总结53
• 6.2 研究展望53-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-60
• 附录60

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