基于机会网络的水下移动自组织网络路由协议研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:longwayli
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随着世界各国对海洋资源、海洋军事、海洋运输等领域的重视程度日益增加,水下通信技术、自主式水下航行器技术的进一步发展,水下移动自组织网络逐渐成为世界范围内的研究热点。路由协议通过某种策略来选取数据传输的最佳路径,是网络通信的根基。水下移动自组织网络不同于陆地上网络,水下环境较为复杂,水声信道具有长时延、窄带宽、高误码率等特点。并且自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)移动灵活,网络中拓扑结构动态变化,这些都对水下移动自组织网络路由协议设计带来了巨大的挑战。因此如何克服AUV移动带来的网络不稳定性以及水声信道等问题,设计一种可靠、高效的路由转发策略是提高水下网络性能的关键。本文借助机会网络路由协议的思想,通过AUV移动产生的相遇机会转发数据包。因此通过分析AUV的移动状态建立移动模型,为水下移动自组织网络路由协议的研究与仿真提供依据,提出了改进的拉格朗日海洋学模型(Improved-Lagrange oceanographic model,L-LOM)。由于网络模型的变化,水下节点由AUV替代传统水下传感器节点,因此将传统拉格朗日海洋学模型描述的二维海域优化为三维海域,并对三维海域中可能出现的海洋障碍物采用人工势场算法进行避障优化,进而建立改进后的I-LOM移动模型。针对路由协议的设计,本文根据I-LOM移动模型提供的AUV移动信息,提出了基于综合评估的路由协议(Comprehensive Assessment Opportunity Routing,CAOR)。该协议的关键在于采用动态调整移动性评估模型与转发能力评估模型所占权重的方法,对AUV进行综合评估,并在转发结束后,针对转发结果做出反馈,利用反馈值进行路由更新,在累计多次转发反馈值后,逐渐实现数据包的精准投递,并且在复杂多变的水下环境保证可靠传输,提高网络整体性能。仿真结果表明,采用I-LOM移动模型的AUV实现了三维水下自组织网络AUV移动信息监测,基本实现海底避障。并且与传统的Epidemic协议、prophet协议以及基于信任度的TOR协议相比,CAOR协议能够得到较高的数据包投递率,较短的平均端到端延时较长,且能够利用较少的跳数实现数据包的转发。
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