基于能量的水声传感器网络路由协议的研究

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水下无线传感器网络已广泛用于许多领域,例如常规海洋监测和灾难预警。但水下环境复杂多变,电池更换和充电难度大。因此,网络生存期和能耗是水下声学无线传感器网络设计时需要考虑的两个主要因素。为保证水下无线传感器网络能量的消耗平衡,有效延长水下无线传感器网络的生命期,本文提出了两种分簇路由策略。分层自适应节能分簇路由HAECR算法和基于移动节点的IM-kmeans分簇路由策略。HAECR算法是一种分布式的自由竞争算法。首先根据水下声学传感器网络中节点的深度划分分层区域;然后,节点根据其属性和剩余能量自由竞争以形成不同大小的集群;最后,根据链路质量等综合因素确定集群之间的传输路径,并规划最佳路由。在三维立体的监控范围内进行仿真实验。实验结果表明,在平衡和减少能耗,延长网络生存期和增加数据传输数量方面,HAECR群集策略优于LEACH和UCUBB。基于移动节点的IM-kmeans聚类的路由策略从网络覆盖率的角度,定义了最优簇头数目并且初始化集群中心;通过改进的k-means算法迭代计算最优成簇;在选取簇头时,综合考虑了节点的能量、节点的移动和与集群中心的距离因素;成簇以后,簇间传输路径通过适应度函数概率选择,并通过多跳的方式传输到sink节点。本文通过仿真佐证了IM-kmeans算法能够有效的优化簇结构、平衡网络能耗、增加数据包的到达数量以及延长网络生存期。
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