發(fā)布時間：2021-12-23 17:42

　　水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（Underwater Wireless Sensor Networks,UWSNs）由一組不同通信類型的傳感器組成,既可以直接將其放置在水下,也可以將其放置在特定的淺層水面上。通過這些傳感器采集到水下或者水面的信息,利用所提出的混合路由算法將數(shù)據(jù)傳遞給水上航行的船只,以便船應(yīng)用這些信息完成在特定的區(qū)域內(nèi)探測和執(zhí)行特定的任務(wù),如海洋采樣、環(huán)境監(jiān)測、軍事技術(shù)應(yīng)用、災(zāi)害的預(yù)防和戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視等各個領(lǐng)域的任務(wù)。當今,隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,人們對水下通訊的需求越來越明顯。但是與傳統(tǒng)的地面無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相比,UWSNs的特點限制了現(xiàn)有路由算法的適用性。其中主要包括有限的帶寬能力,嚴重衰減的信道傳播,長傳播延遲和高誤碼率等物理層和鏈路層的相關(guān)問題。同時還由于水下傳感器節(jié)點采用了蓄電池的方式供電,當電量完全耗盡時難以進行調(diào)換或無法充電。因此,如何設(shè)計一個水下傳感器網(wǎng)絡(luò),使其能耗最小化,網(wǎng)絡(luò)壽命最大化成為一個重要的學(xué)術(shù)研究課題。在本文中我們以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能耗為切入,展開了對水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)混合路由算法的研究,以實現(xiàn)延長網(wǎng)絡(luò)壽命的目的。本文分三階段對混合路由進行介紹,其具體研究內(nèi)容如下:（1... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１水下傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲圖??Ｆｉｇ．?２．１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ａｎ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ｓｅｎｓｏｒ?ｎｅｔｗｏｒｋ??－１０?－??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???數(shù)據(jù)由廣播節(jié)點傳輸。即每一個節(jié)點都有自己相應(yīng)唯一的地址，稱為節(jié)點的自身地址，??傳輸數(shù)據(jù)前先與擬接收的節(jié)點進行協(xié)商；若符合，則擬接收的節(jié)點給前節(jié)點發(fā)送相關(guān)信??息，前節(jié)點收到來自擬接收的節(jié)點的信息，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送給擬接收節(jié)點，在此之后，??擬接收節(jié)點通知其它鄰居節(jié)點，自身己經(jīng)擁有了該數(shù)據(jù)，從而達到將數(shù)據(jù)傳播出去的目??的。通過該算法的思想可以看出相鄰兩個節(jié)點之間的信息交互進行了三次握手，每次握??手都進行了相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。這三種數(shù)據(jù)信息為：??ａ．ＡＤＶ：數(shù)據(jù)的廣播；??ｂ．?ＲＥＱ：請求發(fā)送數(shù)據(jù)；??ｃ．?ＤＡＴＡ：傳感器采集的數(shù)據(jù)包。??ＳＰＩＮ路由機制如圖２．２所示，該圖中相鄰節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸詳細描述如下［４９］：??９?＾??Ｕ）?ＡＯＶｌｆｉＳｆｉ??（２）?ｒｅｑＫ？Ｓ??？?Ｚ??、、？１??圖２．２?ＳＰ丨Ｎ路由機制??Ｆｉｇ．?２．２?ＳＰＩＮ?ｒｏｕｔｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??ａ．源節(jié)點Ｓ將其數(shù)據(jù)包ＡＤＶ向外廣播。??ｂ．它的鄰居節(jié)點Ｂ對該傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)信息感興趣，向節(jié)點Ａ發(fā)送數(shù)據(jù)請求短消??息?ＲＥＱ。??ｃ．源節(jié)點Ｓ收到來自Ｂ的ＲＥＱ數(shù)據(jù)信息，并向節(jié)點Ｂ發(fā)送數(shù)據(jù)包ＤＡＴＡ。??ｄ．之后，節(jié)點Ｂ向其所有節(jié)點廣播發(fā)送消息，重復(fù)ａｂｃ三步，直至數(shù)據(jù)到達目的??節(jié)點Ｆ。??ＳＰＩＮ協(xié)議的優(yōu)點是解決了由于傳統(tǒng)的應(yīng)用廣泛洪閑聊路由協(xié)議和傳統(tǒng)的閑聊路由??協(xié)議所可能帶來的網(wǎng)絡(luò)信息內(nèi)爆、信息的重疊等諸多問題。但是它的缺點是：當接收數(shù)??１?－?１３?－??

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???ｈ＇??？關(guān)??圖２．５?ＰＥＧＡＳＩＳ算法示意圖??Ｆｉｇ．?２．５?ＰＥＧＡＳＩＳ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?ｄｉａｇｒａｍ??ＰＥＧＡＳＩＳ的優(yōu)點是：利用數(shù)據(jù)融合減少了發(fā)送和接收過程的數(shù)量，從而降低了能??耗。并且通過減少ＬＥＡＣＨ在簇重構(gòu)過程，實現(xiàn)節(jié)省開銷的目的。缺點是：因為只有－??條鏈路，所有節(jié)點欲將信息都傳送給鏈首，勢必會造成靠近鏈首的節(jié)點能耗增大，而假??定的初始能量是相同的，那么這樣就會導(dǎo)致靠近鏈首的節(jié)點比預(yù)期更早時間的死亡，導(dǎo)??致網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。??（３）?ＴＥＥＮ?算法??ＴＥＥＮ是第一個針對響應(yīng)型網(wǎng)絡(luò)的層次路由協(xié)議，它的主要功能包括由ＣＨ節(jié)點向??ＣＭｓ節(jié)點發(fā)送的硬閾值屬性和軟閾值屬性。硬閾值屬性的傳輸小于軟閾值屬性的傳輸。??它的工作方式是：采用與ＬＥＡＣＨ相似的工作方式，不同之處在于重新選擇了成簇區(qū)域??之后，ＣＨ需要向ＣＭｓ發(fā)送以下三個參數(shù)［５４１：??ａ．特征值：用戶所關(guān)心數(shù)據(jù)的物理參數(shù)；??ｂ．硬件閾值：它是為所測數(shù)據(jù)特征值服務(wù)，也稱為絕對門限值。即欲啟動發(fā)射機??向ＣＨ報告所檢測到的數(shù)據(jù)，當且僅當監(jiān)測到的特征值大于該硬件閾值；??ｃ．軟門閾值：它是為所監(jiān)測特征值的小范圍變化服務(wù)。??通過傳感器硬件的門限值和傳感器的軟件門限值．確定系統(tǒng)是否需要向傳感器發(fā)送??監(jiān)測數(shù)據(jù)的信號，具體的監(jiān)測過程為［５５］：??ａ．節(jié)點一直監(jiān)測外界，并不斷的獲取所感應(yīng)到的數(shù)據(jù)；??Ｉ??－１７?－?；??


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