基于双路径的水声传感器网络数据可靠传输技术的研究

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水声传感器网络是无线传感器网络的一个典型应用,它能够实时地、大范围地监测目标海域的信息,在采集海洋数据、保证海域安全以及预测海洋污染等方面具有广阔的应用前景。但是,水声信道具有多径效应、路径损耗高、传输速度低、多普勒频散以及环境噪声强等特性,并且多数水下传感器节点随洋流漂移,使水声传感器网络具有延时长、误码率高、带宽低、移动性高以及可靠性低等异于陆上无线传感器网络的特点。这些独特特点决定了现有的陆上无线传感器网络的协议和理论不能直接应用于水声传感器网络,从而使它的数据可靠传输技术的研究具有很大的挑战性,。在以往无线自组织网络多路径数据传输技术、水声信道模型、网络编码技术以及水声传感器网络数据可靠传输技术研究的基础上,本文进行了基于双路径模型的水声传感器网络数据可靠传输的技术的研究,主要包括以下两个部分:(1)在已有的基于多路径和网络编码的水声传感器网络数据可靠传输算法的基础上,借鉴Improved Pool (简称IPool)节点技术,提出了基于双路径的水声传感器网络数据可靠传输算法。该算法在两条路径上进行两组编码包的传输,其中一条路径上的节点对另一条路径上的节点起到IPool节点的作用,利用网络编码技术来提高网络的吞吐量,并且用较少的数据传输费用来提高数据传输的可靠性。理论分析和实验结果表明,本文提出的算法在保证数据传输可靠性的基础上,能够进一步降低数据的传输费用,从而延长网络的生命周期。(2)本文是在一个对称的双路径模型中对该算法进行的理论分析和实验验证,但是,在实际的水声传感器网络中,源节点到目的节点的路径有很多条。因此,如何选取源节点到目的节点数据传输的双路径也是一个重要的研究内容,所以本文又提出了基于自适应能量及信道带宽的双路径路由机制来建立源节点到目的节点间的双路径模型。实验结果表明,和最短寻路方式相比,此路由机制提高了网络的吞吐量,并且延长了整个网络的生命周期。
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