能量感知的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)水壓路由算法.pdf

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Senior Network,WSN）經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了較為完善的理論體系，這些極大的方便了人們對地區(qū)的監(jiān)測和對環(huán)境的感知。隨著海洋資源開發(fā)、海洋環(huán)境監(jiān)測、輔助導(dǎo)航、災(zāi)難預(yù)防等方面日益受到重視，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)正被應(yīng)用到水下環(huán)境當(dāng)中。由于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Underwater Wireless Senior Network，UWSN）和傳統(tǒng)的陸地?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)中信號傳輸?shù)慕橘|(zhì)和通信方式的不同，陸地傳

2、感器網(wǎng)絡(luò)中的路由協(xié)議不能直接應(yīng)用在水下環(huán)境。
　　本文改進(jìn)了一種基于節(jié)點深度信息的UWSN路由算法，該算法適用于對相對封閉（比如湖泊、水庫）并需要進(jìn)行長期監(jiān)測的場景。改進(jìn)算法通過節(jié)點上附加的廉價水壓傳感器來獲取節(jié)點的深度信息，一個節(jié)點的路由信息包含兩項：自身的轉(zhuǎn)發(fā)方向、下一跳轉(zhuǎn)發(fā)方向。轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時，根據(jù)節(jié)點的路由方向信息選擇備選下一跳節(jié)點，然后根據(jù)節(jié)點的優(yōu)先級來將備選節(jié)點分成內(nèi)部不含隱藏終端的集合，在轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包中會包含節(jié)點集合的信

3、息，優(yōu)先級高的節(jié)點會獲得優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的機(jī)會。節(jié)點的優(yōu)先級由其相對于發(fā)送節(jié)點的深度差，節(jié)點剩余能量以及節(jié)點間的距離共同決定。算法對于原算法的改進(jìn)之處在于：
　　第一，在下一跳的選擇過程中引入節(jié)點剩余能量作為參考因素，讓處在相近深度上的節(jié)點中，能量高的有著更高的可能性成為下一跳，有利于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能量的均衡，防止區(qū)域內(nèi)節(jié)點過早稀疏而降低網(wǎng)絡(luò)中的連通性。
　　第二，提出一種新的信標(biāo)增強(qiáng)周期的確定方法，此方法能夠自適應(yīng)水流的變化，不需

4、要知道節(jié)點的速度。由于水下情況復(fù)雜，不同的節(jié)點的移動速度可能是不一樣的，而且節(jié)點在水下沒有定位系統(tǒng)輔助的情況下其移動速度也難以確定。新方法通過水面匯聚節(jié)點最近一輪數(shù)據(jù)采集階段所收到的節(jié)點數(shù)和估計的能和水面節(jié)點通信的剩余節(jié)點數(shù)來決定信標(biāo)增強(qiáng)的時機(jī)而無需參考節(jié)點速度。
　　第三，由于節(jié)點的移動，節(jié)點到水面的鏈路可能會因臨時中斷而錯過信標(biāo)增強(qiáng)階段的路由建立。改進(jìn)算法在向水面轉(zhuǎn)發(fā)的感知數(shù)據(jù)包中加入必要的信息，來幫助那些路由過期的節(jié)點重構(gòu)路