基于距离向量的多浮标水声机会路由协议

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:anran520
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水声传感网络采用声波作为主要通信方式,是当今应用较为广泛的水下组网方式。然而由于水声信道具有长和多变的时延、窄带宽、多径效应等问题,水声传感网络的发展面临严峻的挑战。与此同时,随着水域探索范围的逐渐扩大,水面上只部署单个浮标节点无法满足实际需求。本文提出了一种新的路由协议MVAOR(Void Avoidance Based on Opportunistic Routing for Multi-Buoy Underwater Acoustic Sensor Networks),在多水面浮标节点部署的广阔水域环境中,构建了声电协同网络,尽可能发挥声波和电磁波在不同环境中的优势。协议旨在促进水面浮标节点与水下传感节点的协同合作,提高通信质量,保障数据传输。同时,由于单个水下传感节点造价昂贵,无法实现密集的水下节点部署。在稀疏的拓扑环境中,空白区域问题显得尤为突出,本文提出的路由协议能够避免空白区域问题带来的数据包丢失。在实际应用中,获取水下节点的深度信息或者三维位置信息需要使用额外的物理设备。因此,论文中引入了距离向量,用这一度量方式代替了深度和三维位置,能够间接的体现节点所处的位置。在查询包的转发过程中,水下节点建立距离向量。在数据包的转发过程中,选取距离向量作为节点判断是否转发的标准,数据包将沿着距离向量递减的方向转发。此外,为避免始终选择最优路径造成的节点能量消耗不均的问题,还可以采用优先级破坏机制策略,均衡节点的能量消耗,增大网络的使用寿命。为了验证本文中提出协议的优势,通过NS3网络仿真器构建水声环境的模型,与DBR(Depth-based Routing for Underwater Sensor Networks)、VBF(Vector-based Forwarding Protocol for Underwater Sensor Networks)协议进行分析对比。实验结果表明,本文提出的路由协议能够在稀疏的网络环境中有效避免空白区域问题,呈现较高的成功传输率。除此之外,端到端时延、平均转发次数、网络能耗以及网络能耗方差均低于DBR协议和VBF协议。
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