水聲通信網(wǎng)絡的三維分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、水聲通信網(wǎng)絡可廣泛用于海洋信息采集、分布式戰(zhàn)術監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、資源探索、災難預防等民用和軍用領域。網(wǎng)絡的拓撲結構和通信協(xié)議對水聲通信網(wǎng)絡的性能優(yōu)劣有著重要影響。本文分析了現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡分簇路由協(xié)議，結合水聲通信網(wǎng)絡自身的特點，以節(jié)省網(wǎng)絡能量消耗、延長網(wǎng)絡生命周期為目標，重點研究了水聲三維通信網(wǎng)絡分簇算法和路由協(xié)議。論文的主要工作具體如下:
　　1.分析了水下通信系統(tǒng)的三種載波的特性及水聲通信網(wǎng)絡的組成、網(wǎng)絡拓撲結構、特點、體

2、系結構、應用及研究現(xiàn)狀。
　　2.概述了無線傳感器網(wǎng)絡的分簇路由協(xié)議及分簇算法，分析了水聲通信網(wǎng)絡路由協(xié)議設計所面臨的挑戰(zhàn)，著重介紹了目前水聲通信網(wǎng)絡中的分簇算法和路由協(xié)議。
　　3.分析了LEACH(low energy adaptive clustering hierarchy)協(xié)議的優(yōu)缺點并研究了在給定網(wǎng)絡范圍及節(jié)點最大通信距離的情況下，能夠保證網(wǎng)絡連通的節(jié)點最佳分層數(shù)以及網(wǎng)絡的最佳簇頭個數(shù)。在LEACH協(xié)議的基礎上，

3、結合水聲通信網(wǎng)絡的特點，以節(jié)約網(wǎng)絡能量消耗為目標，設計了一種基于分層的水下三維網(wǎng)絡的分簇路由協(xié)議，并通過仿真驗證了其在節(jié)約能量消耗方面的優(yōu)點。
　　4.針對網(wǎng)絡中存在的“熱點”問題，研究了一種基于能量均衡的非均勻分簇路由協(xié)議。該協(xié)議通過遺傳算法選定首輪簇頭，并通過設定簇頭退選機制，保證一個競爭半徑中只有一個簇頭，除首輪外，每輪的新簇頭都由上輪簇中剩余能量最多的節(jié)點擔任。簇間路由的建立引入了門限值、代價函數(shù)以及回路避免機制。最后通過