水下无线传感器网络混合路由算法研究

发布时间：2021-12-23 17:42

　　水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs）由一组不同通信类型的传感器组成,既可以直接将其放置在水下,也可以将其放置在特定的浅层水面上。通过这些传感器采集到水下或者水面的信息,利用所提出的混合路由算法将数据传递给水上航行的船只,以便船应用这些信息完成在特定的区域内探测和执行特定的任务,如海洋采样、环境监测、军事技术应用、灾害的预防和战术监视等各个领域的任务。当今,随着现代通信技术的发展,人们对水下通讯的需求越来越明显。但是与传统的地面无线传感器网络相比,UWSNs的特点限制了现有路由算法的适用性。其中主要包括有限的带宽能力,严重衰减的信道传播,长传播延迟和高误码率等物理层和链路层的相关问题。同时还由于水下传感器节点采用了蓄电池的方式供电,当电量完全耗尽时难以进行调换或无法充电。因此,如何设计一个水下传感器网络,使其能耗最小化,网络寿命最大化成为一个重要的学术研究课题。在本文中我们以节约网络能耗为切入,展开了对水下无线传感器网络混合路由算法的研究,以实现延长网络寿命的目的。本文分三阶段对混合路由进行介绍,其具体研究内容如下:（1... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

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图２．１水下传感器网络拓扑图??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ａｎ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ｓｅｎｓｏｒ?ｎｅｔｗｏｒｋ??－１０?－??

?大连海事大学专业学位硕士学位论文???数据由广播节点传输。即每一个节点都有自己相应唯一的地址，称为节点的自身地址，??传输数据前先与拟接收的节点进行协商；若符合，则拟接收的节点给前节点发送相关信??息，前节点收到来自拟接收的节点的信息，将相应的数据发送给拟接收节点，在此之后，??拟接收节点通知其它邻居节点，自身己经拥有了该数据，从而达到将数据传播出去的目??的。通过该算法的思想可以看出相邻两个节点之间的信息交互进行了三次握手，每次握??手都进行了相应的数据传输。这三种数据信息为：??ａ．ＡＤＶ：数据的广播；??ｂ．?ＲＥＱ：请求发送数据；??ｃ．?ＤＡＴＡ：传感器采集的数据包。??ＳＰＩＮ路由机制如图２．２所示，该图中相邻节点数据传输详细描述如下［４９］：??９?＾??Ｕ）?ＡＯＶｌｆｉＳｆｉ??（２）?ｒｅｑＫ？Ｓ??？?Ｚ??、、？１??图２．２?ＳＰ丨Ｎ路由机制??Ｆｉｇ．?２．２?ＳＰＩＮ?ｒｏｕｔｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??ａ．源节点Ｓ将其数据包ＡＤＶ向外广播。??ｂ．它的邻居节点Ｂ对该传感器节点数据信息感兴趣，向节点Ａ发送数据请求短消??息?ＲＥＱ。??ｃ．源节点Ｓ收到来自Ｂ的ＲＥＱ数据信息，并向节点Ｂ发送数据包ＤＡＴＡ。??ｄ．之后，节点Ｂ向其所有节点广播发送消息，重复ａｂｃ三步，直至数据到达目的??节点Ｆ。??ＳＰＩＮ协议的优点是解决了由于传统的应用广泛洪闲聊路由协议和传统的闲聊路由??协议所可能带来的网络信息内爆、信息的重叠等诸多问题。但是它的缺点是：当接收数??１?－?１３?－??

?大连海事大学专业学位硕士学位论文???ｈ＇??？關??图２．５?ＰＥＧＡＳＩＳ算法示意图??Ｆｉｇ．?２．５?ＰＥＧＡＳＩＳ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?ｄｉａｇｒａｍ??ＰＥＧＡＳＩＳ的优点是：利用数据融合减少了发送和接收过程的数量，从而降低了能??耗。并且通过减少ＬＥＡＣＨ在簇重构过程，实现节省开销的目的。缺点是：因为只有－??条链路，所有节点欲将信息都传送给链首，势必会造成靠近链首的节点能耗增大，而假??定的初始能量是相同的，那么这样就会导致靠近链首的节点比预期更早时间的死亡，导??致网络的瘫痪。??（３）?ＴＥＥＮ?算法??ＴＥＥＮ是第一个针对响应型网络的层次路由协议，它的主要功能包括由ＣＨ节点向??ＣＭｓ节点发送的硬阈值属性和软阈值属性。硬阈值属性的传输小于软阈值属性的传输。??它的工作方式是：采用与ＬＥＡＣＨ相似的工作方式，不同之处在于重新选择了成簇区域??之后，ＣＨ需要向ＣＭｓ发送以下三个参数［５４１：??ａ．特征值：用户所关心数据的物理参数；??ｂ．硬件阈值：它是为所测数据特征值服务，也称为绝对门限值。即欲启动发射机??向ＣＨ报告所检测到的数据，当且仅当监测到的特征值大于该硬件阈值；??ｃ．软门阈值：它是为所监测特征值的小范围变化服务。??通过传感器硬件的门限值和传感器的软件门限值．确定系统是否需要向传感器发送??监测数据的信号，具体的监测过程为［５５］：??ａ．节点一直监测外界，并不断的获取所感应到的数据；??Ｉ??－１７?－?；??


本文编号：3548904