[发明专利]一种多移动汇聚节点的水下传感器网络路由方法

说明书

本发明公开了一种多移动汇聚节点的水下传感器网络路由方法。包括分层阶段和传输阶段，分层阶段，每个汇聚节点形成以其为中心的分层结构，传输阶段，源节点根据汇聚节点s的n层分层结构进行数据传输到达目标汇聚节点。源节点通过两个策略将数据发送到下一跳转发节点中，下一跳转发节点采用同样的方式进行数据传输，直到数据包成功发送到汇聚节点。本发明中目标汇聚节点选择策略可以有效减少数据包成功送达路径长度，从而减少能量消耗。转发节点选择策略优化了传输路径，从而提高了数据包送达率。

技术领域

本发明属于水下无线传感器网络的路由方法，尤其涉及适用于具有多移动汇聚节点网络的，一种多移动汇聚节点的水下传感器网络路由方法。

背景技术

水下传感器网络能够为促进海洋环境管理、资源保护、灾害监测、海洋工程、海上生产作业等活动提供更好的技术设备和信息平台。因此水下传感器网络得到了世界各国政府部门、工业界、学术界和科研机构的极大关注。美国海军研究局和空海战系统中心主持的海网Seaweb研究项目早在1998年就开始了实际的水下组网实验。近几年，有更多的大学和研究结构活跃在该研究领域。同陆上传感器网络一样，路由方法是水下传感器网络的重要研究内容之一，其目的是在水下数据源节点和汇聚节点间建立一条数据传输路径。目前陆上传感器网络的路由方法已经得到了很大的发展。但是，由于水下的通信环境具有信道带宽低、数据传输率低、高衰减、高延迟、高误码率、能量消耗大及拓扑结构动态变化等特点，与陆地环境存在很大的区别，大部分陆上无线传感器网络路由方法不适合水下无线传感器网络。因此，针对水下传感器网络设计高效的路由方法对于推动水下传感器网络的发展具有重大意义。

针对水下无线传感器网络可靠性差、能量利用率低等特点，很多研究者在水下无线传感器网络路由方法方面已取得一定的成果。U.Lee等人提出了水下分散路由方法(Under Water Diffusion，UWD)，其采用非主动路由信息交换方式在一定程度上提高网络的可靠性，但导致网络PDR降低。Sarath Gopi等人提出了适用于节点密集水下网络路径感知分层路由方法(Path Unaware Layered Routing Protocol，PULRP)，虽然采用了分层结构的PULRP比UWD具有更高的PDR，然而PULRP没有考虑能量优化的问题，其节点的传输范围需要被优化才能避免节点能量的耗尽。因此Sarath Gopi等研究者提出了利用能量优化分层以及限制传输距离来减少能量消耗的能量优化非感知分层路由方法(Energy optimizedPath Unaware Layered Routing Protocol，E-PULRP)。但E-PULRP方法适用于以单个固定汇聚节点为中心的网络环境，无法适用于多个移动汇聚节点的网络结构，具有局限性。

海洋立体网络监测结构中大多采用水下机器人、水下滑翔机、水下普通节点以及水面基站等多种设备配合协调运作。异构的水下设备网络中，多个普通节点和多个移动节点通信可看作多源节点和多汇聚节点进行数据传输的通信情景。因此，多移动汇聚节点水下网络的路由方法设计着重考虑节点能量消耗、数据交付率、汇聚节点的多样性和移动性等问题。本发明提出的多移动汇聚节点的水下路由方法将以水下多个普通节点传输数据到多个移动的汇聚节点的网络模型作为背景，通过网络分层和数据传输两个阶段来保证源节点寻求一条更高效的到达目标节点的传输路径。

发明内容

本发明的目的是提供一种数据传输率高、能量消耗少的，多移动汇聚节点的水下传感器网络路由方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多移动汇聚节点的水下传感器网络路由方法，步骤以下步骤：

步骤一：分层阶段，每个汇聚节点形成以其为中心的分层结构，包括以下几个步骤：