[发明专利]一种基于深度与距离的单径路由方法

说明书

本发明提供一种基于深度与距离的单径路由方法，包括：(1)在初始化完成后中，网络中节点的位置信息会通过上行Location帧的泛洪，汇聚到sink节点进行存储，Sink节点维护全网节点的位置信息表。节点位置表形成后，上行Location帧更新机制转变为单播触发式更新，执行基于深度及能量的上行路由算法；(2)对于到达指定ID的下行控制分组，sink节点通过位置信息表获得该节点位置信息，执行基于距离和能量的下行路由策略；(3)对于下行控制分组，包括：到达指定位置和指定ID的分组，执行基于距离和能量的下行路由策略，当“空旷区域”问题发生时，执行路由恢复算法。本发明在多数据源情况下，DDLR协议的包交付率仍可以维持在60％‑70％，且平均节点能耗变化较小。

技术领域

本发明涉及网络通信技术领域，具体地说涉及一种基于深度与距离的单径路由方法。

背景技术

与陆地传感器网络(WSNs)不同，由于水对电磁信号的吸收作用较大，电磁波在水中传输时会逐渐衰减，且衰减与电磁波频率成正比。经过研究表明，遵循IEEE协议的电磁波在水下大约只能传播50-100cm，使用大型接收天线的超低频无线电波(30-300Hz)，在水下的传输距离约为100米，且会造成较大的能耗，这对能量受限的水下传感器节点来说是无法接受的。因此，电磁波无法很好地应用在水下，UANs网络的通常采用声波作为信息载体。然而，声波在水中的传播延迟与无线电波在空气中的传播延迟相比高了大约5个数量级，并且声波在水中的传播速度受水下环境的影响较大，时空变特性十分显著。声波在水中传输时极易受路径损耗、噪声、多径效应和多普勒效应的干扰，从而致使声波信号的出错率较高。受传输范围和调制方法的影响，水下声波通信的误码率在10-7-10-3之间，且随着传输范围的增加而增大。此外，由于UANs网络中的节点通常采用蓄电池供电，且长期处于海洋环境中，导致电池充电和更换十分困难，而与WSNs网络调制解调器相比，UANs网络的声学调制解调器的能量消耗更大，这为能量有限的水下节点带来了极大的开销。因此，电磁波无法很好地应用在水下，水声网络(UANs)通常采用声波作为信息载体。与WSNs网络相比，UANs网络具有低带宽、长延迟、高误码率、能量受限等特性，这使得传统的WSNs网络路由协议无法有效地直接应用于UANs网络。

现有技术存在问题：很多学者针对UANs网络的特性提出了适用于水下的路由协议。如：VBF(Vector-Based Forwarding)、DBR(Depth-Based Routing)等。然而，这些协议也存在相应的问题，例如：VBF协议定义了由数据发送节点到sink节点的路由矢量，该矢量被称为转发路径，数据将会在转发路径中广播泛洪。为了减少冗余转发，VBF引入了抑制时间，在一定程度上提升了能量效率、降低了冲突。DBR协议，根据节点的深度信息进行路由决策，具有一定的动态性，但由于DBR协议采用贪心算法，因此，容易形成空旷区域。VBF和DBR均采用带有抑制时间的广播转发机制，导致网络中存在大量的冲突、冗余转发和额外的延时。

发明内容

本发明要解决解决针对到达指定ID的下行控制分组，在进行路由寻路时使用广播泛洪的问题；下行控制分组，包括：到达指定位置和指定ID的分组，执行基于距离相关的路由策略时，发生“空旷区域”的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于深度与距离的单径路由方法，其特征在于，所述的路由方法包括以下几个部分：

1、在初始化完成后中，网络中节点的位置信息会通过上行Location帧的泛洪，汇聚到sink节点进行存储，Sink节点维护全网节点的位置信息表。节点位置表形成后，上行Location帧更新机制转变为单播触发式更新，执行基于深度及能量的上行路由算法。

2、对于到达指定ID的下行控制分组，sink节点通过节点位置表获得该节点位置信息，执行基于距离和能量的下行路由策略