水聲通信網(wǎng)絡(luò)的三維分簇路由協(xié)議研究.pdf

1、水聲通信網(wǎng)絡(luò)可廣泛用于海洋信息采集、分布式戰(zhàn)術(shù)監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源探索、災(zāi)難預(yù)防等民用和軍用領(lǐng)域。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和通信協(xié)議對(duì)水聲通信網(wǎng)絡(luò)的性能優(yōu)劣有著重要影響。本文分析了現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇路由協(xié)議，結(jié)合水聲通信網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn)，以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)能量消耗、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期為目標(biāo)，重點(diǎn)研究了水聲三維通信網(wǎng)絡(luò)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(luò)的組成、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、特點(diǎn)、體

2、系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及研究現(xiàn)狀。
　　2.概述了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的分簇路由協(xié)議及分簇算法，分析了水聲通信網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)，著重介紹了目前水聲通信網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)并研究了在給定網(wǎng)絡(luò)范圍及節(jié)點(diǎn)最大通信距離的情況下，能夠保證網(wǎng)絡(luò)連通的節(jié)點(diǎn)最佳分層數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)的最佳簇頭個(gè)數(shù)。在LEACH協(xié)議的基礎(chǔ)上，

3、結(jié)合水聲通信網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能量消耗為目標(biāo)，設(shè)計(jì)了一種基于分層的水下三維網(wǎng)絡(luò)的分簇路由協(xié)議，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了其在節(jié)約能量消耗方面的優(yōu)點(diǎn)。
　　4.針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中存在的“熱點(diǎn)”問(wèn)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(guò)遺傳算法選定首輪簇頭，并通過(guò)設(shè)定簇頭退選機(jī)制，保證一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)半徑中只有一個(gè)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(diǎn)擔(dān)任。簇間路由的建立引入了門限值、代價(jià)函數(shù)以及回路避免機(jī)制。最后通過(guò)