能量感知的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)水壓路由算法.pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Wireless Senior Network,WSN）經(jīng)過(guò)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(duì)地區(qū)的監(jiān)測(cè)和對(duì)環(huán)境的感知。隨著海洋資源開(kāi)發(fā)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、輔助導(dǎo)航、災(zāi)難預(yù)防等方面日益受到重視，無(wú)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(wú)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(hào)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(diǎn)深度信息的UWSN路由算法，該算法適用于對(duì)相對(duì)封閉（比如湖泊、水庫(kù)）并需要進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景。改進(jìn)算法通過(guò)節(jié)點(diǎn)上附加的廉價(jià)水壓傳感器來(lái)獲取節(jié)點(diǎn)的深度信息，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的路由信息包含兩項(xiàng)：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(shí)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的路由方向信息選擇備選下一跳節(jié)點(diǎn)，然后根據(jù)節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)來(lái)將備選節(jié)點(diǎn)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(huì)包含節(jié)點(diǎn)集合的信

3、息，優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)會(huì)獲得優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)。節(jié)點(diǎn)的優(yōu)先級(jí)由其相對(duì)于發(fā)送節(jié)點(diǎn)的深度差，節(jié)點(diǎn)剩余能量以及節(jié)點(diǎn)間的距離共同決定。算法對(duì)于原算法的改進(jìn)之處在于：
　　第一，在下一跳的選擇過(guò)程中引入節(jié)點(diǎn)剩余能量作為參考因素，讓處在相近深度上的節(jié)點(diǎn)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(diǎn)能量的均衡，防止區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)過(guò)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(diǎn)的速度。由于水下情況復(fù)雜，不同的節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度可能是不一樣的，而且節(jié)點(diǎn)在水下沒(méi)有定位系統(tǒng)輔助的情況下其移動(dòng)速度也難以確定。新方法通過(guò)水面匯聚節(jié)點(diǎn)最近一輪數(shù)據(jù)采集階段所收到的節(jié)點(diǎn)數(shù)和估計(jì)的能和水面節(jié)點(diǎn)通信的剩余節(jié)點(diǎn)數(shù)來(lái)決定信標(biāo)增強(qiáng)的時(shí)機(jī)而無(wú)需參考節(jié)點(diǎn)速度。
　　第三，由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，節(jié)點(diǎn)到水面的鏈路可能會(huì)因臨時(shí)中斷而錯(cuò)過(guò)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(lái)幫助那些路由過(guò)期的節(jié)點(diǎn)重構(gòu)路