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一种能量感知空洞避免的水下传感器网络路由协议

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3.1 论文研究内容

1.3.2 论文组织结构

第2章 相关理论与技术

2.1 UWSNs概述

2.1.1 UWSNs的特点

2.1.2 UWSNs通信体系结构

2.1.3 UWSNs声信号传播模型

2.2 UWSNs路由协议设计

2.3 UWSNs路由协议分类

2.3.1 协商路由协议

2.3.2 竞争路由协议

2.3.3 机会定向转发路由协议

2.3.4 协作路由协议

2.4 本章小结

第3章 EAVA路由协议

3.1.1 协议概述

3.1.2 网络模型

3.2 分层建立

3.2.1 包结构设计

3.2.2 路由表结构设计

3.2.3 分层建立阶段详细设计

3.3 数据汇聚

3.3.1 中继节点选择

3.3.2 机会定向转发

3.4 本章小结

第4章 EAVA路由协议的仿真分析

4.1 NS-3仿真平台介绍

4.2 EAVA路由协议的实现

4.2.1 仿真环境搭建

4.2.2 仿真流程

4.3 EAVA路由协议的仿真性能对比

4.3.1 性能评估指标

4.3.2 仿真结果分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

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摘要

水下传感器网络(Underwater Sensor Networks, UWSNs)的潜在功能及新领域应用推进了水下通信技术的发展。与无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSNs)相比, UWSNs具有高能耗、低带宽、长时延等特点。因此,在复杂的水下环境中,高效地利用水下受限的资源,并设计出能量均衡分布、长网络寿命、高数据包送达率(Packet Delivery Rate, PDR)的路由协议是UWSNs面临的主要挑战。
  针对UWSNs路由协议设计存在的能量分布不均衡、热区、空洞等问题,本文提出了一种能量感知空洞避免(Energy-Aware and Void-Avoidable, EAVA)的水下传感器网络路由协议,该协议包含分层建立和数据汇聚两个阶段。分层建立阶段形成以汇聚节点为中心的同心球壳分层结构,将传统网络模型中距离海面较近节点的网络负载均衡到以汇聚节点的移动轨迹为中心线的对称区域,降低了网络负载,缩短了端到端时延,并解决了“热区”问题。多移动汇聚节点并发建立分层结构,提高了分层收敛速率及分层率,并确保了通信体系结构的有效性和实时性。数据汇聚阶段考虑了同层传输及节点的剩余能量,同时避免了同层循环传输、洪泛、空洞等情况的发生。
  本文使用NS-3仿真工具对EAVA路由协议进行仿真验证,并与现有的水下路由协议相比,本文提出的协议延长了网络寿命,缩短了端到端时延,提高了PDR、分层率及分层收敛速度,使全网能量均衡分布。

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