水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能量高效路由協(xié)議研究.pdf

1、由于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(UWSN)因能量補(bǔ)充的限制以及水聲信道的獨(dú)特的復(fù)雜性，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)在工作中能量處于匱乏狀態(tài)，且極不易補(bǔ)充。因此，如何減少網(wǎng)絡(luò)功耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)壽命，設(shè)計(jì)出適合水聲環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議是一個(gè)重要的研究課題。
　　本文在充分研究現(xiàn)有的陸地?zé)o線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議和水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對(duì)LEACH協(xié)議在水聲環(huán)境中使用的不足之處進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)結(jié)合蟻群算法，提出兩種改進(jìn)的路由協(xié)議，并對(duì)其進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)兩方

2、面的論證和分析。其主要內(nèi)容如下：
　　1）針對(duì)UWSN能量供給及網(wǎng)絡(luò)壽命的不足，在現(xiàn)有分簇路由協(xié)議的基礎(chǔ)上提出了一種均衡節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期的路由協(xié)議算法：基于蟻群的UWSN能量路由協(xié)議。該協(xié)議將蟻群算法用于UWSN的路由優(yōu)化中，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)找到最優(yōu)的路徑，達(dá)到節(jié)約簇頭節(jié)點(diǎn)能量，延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)生命周期的目的。同時(shí)，在簇頭選舉時(shí)，優(yōu)化簇頭選舉策略，均衡簇頭能量消耗。
　　2）針對(duì)由于匯聚節(jié)點(diǎn)sink(基站)位置固定而導(dǎo)致靠

3、近匯聚節(jié)點(diǎn)位置的簇首節(jié)點(diǎn)能量消耗過快的不足之處。提出一種動(dòng)態(tài)sink的非均勻分簇路由協(xié)議算法。利用sink的可變性，當(dāng)距離sink較近且中轉(zhuǎn)路徑最多的簇首節(jié)點(diǎn)的能量低于閾值Y時(shí)，sink節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)移動(dòng)游走到鄰近能量相對(duì)充足的簇首節(jié)點(diǎn)。且每一次sink的游走距離不長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)整體處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，同時(shí)，還采用蟻群算法進(jìn)行路徑的選擇。該協(xié)議有效地分配了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)簇首節(jié)點(diǎn)的能量，延長(zhǎng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壽命。
　　基于蟻群的UWSN能量路由協(xié)議采用

4、固定式的匯聚節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的傳遞與中轉(zhuǎn)，能在一定程度上節(jié)省節(jié)點(diǎn)能耗，延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，但會(huì)因匯聚節(jié)點(diǎn)固定而使簇首節(jié)點(diǎn)能耗不均衡。而基于動(dòng)態(tài)sink的UWSN能量路由算法在基于蟻群的UWSN能量路由協(xié)議的基礎(chǔ)之上采用可變sink的形式進(jìn)行信息的傳遞和中轉(zhuǎn)，很好的解決了因sink固定而造成的能耗不均衡的情況。
　　實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明：本文提出的兩種新的路由協(xié)議有效的降低了節(jié)點(diǎn)的能量消耗，提高了節(jié)點(diǎn)的傳輸效率，有效的延長(zhǎng)了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生命周