【摘 要】
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水下传感器网络如今已经被广泛地应用于海洋监测、开发和探索。水下传感器网络采用声波进行数据传输,水声信道的误码率较高、传播速度低、时延大、衰减严重,且网络拓扑时刻在动态变化。由于传感器节点被部署在广泛的水体中,所以很难对容量有限的电池进行补充和更换。在数据包的路由过程中,对网络空洞问题的处理方式,直接影响到水下网络的吞吐量、及时性和健壮性。目前,已经有很多的水下传感器网络路由协议被提出,但是它们要么
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水下传感器网络如今已经被广泛地应用于海洋监测、开发和探索。水下传感器网络采用声波进行数据传输,水声信道的误码率较高、传播速度低、时延大、衰减严重,且网络拓扑时刻在动态变化。由于传感器节点被部署在广泛的水体中,所以很难对容量有限的电池进行补充和更换。在数据包的路由过程中,对网络空洞问题的处理方式,直接影响到水下网络的吞吐量、及时性和健壮性。目前,已经有很多的水下传感器网络路由协议被提出,但是它们要么没有考虑到网络空洞的修复问题,要么使节点在地理位置上进行移动来修复网络空洞。这些修复方法会产生额外的能量开销,不能很好的适应真实的水下环境。为了更高效的处理网络空洞,本文提出了基于动态网络空洞规避的水下传感器网络路由(DBVR)协议。协议包括了节点的球面移动模型和下一跳节点的均衡选择机制。选择下一跳节点时采用了机会路由的思想,并且同时考虑了剩余能量的因素。协议的具体运行过程分为两个阶段:1.初始路径建立阶段:通过较短时间的控制包广播,水下节点记录自身与水面汇聚节点连通的最优路径,从而建立起初始网络拓扑下的虚拟路径。因为虚拟路径是采用广播的策略建立的,所以数据包的传输就可以绕过网络空洞到达水面。2.分簇和动态路径调整阶段:水流的流动会使水下节点的位置不断变化,从而造成网络拓扑的频繁变化。此时水下节点会根据网络拓扑的变化,按照同簇节点的相对位置进行路径的动态调整。水下网络可以在出现网络空洞时,动态地改变虚拟路径,使数据包绕过网络空洞进行传输。最后本文通过Aqua-Sim仿真平台,进行了大量且全面的仿真实验。实验表明与已有的协议相比,DBVR在减少能量消耗的同时,能够实现更高的数据包投递成功率,一定程度上减少传输时延,提高网络的健壮性。
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