【摘 要】
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随着各国对海洋重视程度的提高,水下通信技术得到迅速发展,水下传感器网络应运而生。水下传感器网络在海洋应用技术如海洋资源探查、军事监视、灾害防护等方面起着重要的作用。但水下通信环境复杂,存在延时大、带宽低等问题。而水下路由协议决定着节点的通信路径,对水下网络的性能起着关键作用,是当前研究水下传感器网络的热点。本文的主要工作及创新点如下:（1）针对水下路由空洞问题,本文提出一种基于深度的双层级节点分层
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随着各国对海洋重视程度的提高,水下通信技术得到迅速发展,水下传感器网络应运而生。水下传感器网络在海洋应用技术如海洋资源探查、军事监视、灾害防护等方面起着重要的作用。但水下通信环境复杂,存在延时大、带宽低等问题。而水下路由协议决定着节点的通信路径,对水下网络的性能起着关键作用,是当前研究水下传感器网络的热点。本文的主要工作及创新点如下:（1）针对水下路由空洞问题,本文提出一种基于深度的双层级节点分层算法DBTLH（Depth-Based Two-Level-node Hierarchy Algorithm）。不同于传统的单层分层算法,DBTLH将水下网络分为外层和内层两个层级。在首次层级划分过程中,采用两种广播控制包方式:汇聚节点广播控制包和普通节点广播控制包,前者根据节点的深度确定首层节点内外层级,而后者则通过层内收包广播机制、层外收包广播机制确定普通节点的初始层级。在后续的层级划分时,采用了基于分层策略因子的层内收包机制确定节点的最终层级。该算法通过基于在不均等间距深度的外层中加入内层划分的策略,保证了在分层结束后各节点在传输范围内至少存在一个上层的邻居节点,提高了网络节点的水下连通度,有效解决了中继节点传输问题。（2）针对当前水下路由协议洪泛传输导致的能耗过大问题,本文提出了一种基于层级与矢量的水下传感器网络路由协议LVR（Layer and Vector-based forwarding routing protocol）。LVR在分层阶段采用本文提出的DBTLH分层算法,发送节点在路径选取时采用单路径传输方式,可应对冗余多路径问题。该协议在选取下一跳节点路径传输时不采用洪泛广播的方式,而是从自身邻居信息表中选取最优的下一跳,选取的下一跳节点综合考虑层间通信、最佳矢量距离以及节点剩余能量,从而减少路由跳数使得数据包更快到达Sink节点。而在最后一层传输时,采用了角度传输机制从而减少了能量消耗。仿真结果表明,本文提出的LVR路由协议有效提高了网络性能,降低了端到端延时,提高了数据包到付率,减少了网络能耗。
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