能量平衡與深度控制的UWSN路由協(xié)議的研究.pdf

1、隨著海洋探索與研究的不斷深入，水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)(UWSN)受到越來越多的關(guān)注。水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)(UWSN)擁有極其廣泛的應(yīng)用范圍，通過在水下布置大量的傳感節(jié)點，可以實現(xiàn)軍事監(jiān)測、地震監(jiān)測、污染監(jiān)測、輔助導(dǎo)航等多種多樣的功能。
　　水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)由兩種不同類型的節(jié)點組成:傳感節(jié)點以及匯聚節(jié)點。通常一個或多個匯聚節(jié)點部署在水面上，而大量的傳感節(jié)點部署在水下不同的深度。水下傳感節(jié)點從周圍環(huán)境中收集需要的數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)來自其他傳感節(jié)點的數(shù)據(jù)

2、，如此從下到上通過多跳的方式最終將數(shù)據(jù)傳輸給水面上的匯聚節(jié)點。最后，匯聚節(jié)點再將收集到的數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星通訊等方式傳輸?shù)降孛鏀?shù)據(jù)中心。
　　由于無線電信號在水下衰減快，水下傳感節(jié)點通常使用聲波進行數(shù)據(jù)傳輸。而聲波有著傳輸延遲高、信噪比高、帶寬低等特點，因此基于地上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議并不適合水下傳感網(wǎng)絡(luò)。另外，在水下無線傳感網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點的電池容量有限，更換電池難度大且費用高，因此如何提高網(wǎng)絡(luò)生存時間是一個重要的問題。由于每個傳

3、感節(jié)點因位置不同而導(dǎo)致轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)量不同，從而使得傳感節(jié)點的能量消耗不均勻，大大影響了網(wǎng)絡(luò)生存時間，因此均衡傳感節(jié)點之間的能量消耗是提高網(wǎng)絡(luò)生存時間的重要方法之一。
　　目前有學(xué)者提出了在節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時根據(jù)其鄰居節(jié)點的剩余能量選擇下一跳的算法，實現(xiàn)其鄰居節(jié)點的能量均衡并提高網(wǎng)絡(luò)生存時間，但是并沒有考慮到離匯聚節(jié)點近的節(jié)點與離匯聚節(jié)點遠(yuǎn)的節(jié)點之間的能量均衡。離匯聚節(jié)點近的節(jié)點有更多的數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)，能耗比離匯聚節(jié)點遠(yuǎn)的節(jié)點更大，這種能

4、耗不均勻降低了網(wǎng)絡(luò)生存的時間。
　　因此，本文針對離匯聚節(jié)點近的節(jié)點與離匯聚節(jié)點遠(yuǎn)的節(jié)點之間的能量均衡進行研究，提出了基于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量平衡和深度控制路由協(xié)議EBDCR(Energy-Balanced and Depth-Controlled Routing Protocol for Underwater Wireless Sensor Networks)。EBDCR通過調(diào)整節(jié)點的深度，用高能量的節(jié)點替換低能量的節(jié)點，從