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《中国海洋大学》 2009年
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基于混合传输的水声传感器网络生命周期延长策略的研究

潘文利  
【摘要】: 随着海洋经济的兴起和陆地无线传感器网络研究的日益成熟化,水下无线传感器网络成为新的研究热点。水声传感器网络是一门新兴的网络技术,它将陆地无线传感器网络的概念延伸到水下。水声传感器网络通常由若干靠声波互相通信的水下传感器、水下自治机器人(AUV)和一个负责与陆地上的控制中心进行联络的水面基站组成。水声传感器网络利用节点上的传感器,采集海洋数据采集,海面探测,海洋污染监测,海上灾难预防,海上援助导航和战术监控应用等,通过特定的路由算法或者具有高性能的自主水下航行器AUV(Autonomous Underwater vehiele)将数据传送至基站。 水声传感器网络与陆地无线传感器网络也有很大的差异,由于水下信道的复杂性,传感器节点之间的链路质量受到环境噪声等干扰,严重影响了水声传感器网络的数据传输速率、通信信道的可靠性、网络的吞吐量。水下环境的特殊性造成了水下传感器节点能量有限且无法再充电的特点,这构成了水声传感器网络应用的瓶颈。因此如何能节约水声传感器网络节点的能量,延长网络生命周期,成为水声传感器网络研究中的一个热点。 本文介绍了水声传感器网络的相关概念、特点、通信信道特征、体系结构以及水声传感器网络的应用前景等问题。分析了水声传感器网络的能量消耗因素,并研究了现有的一些应用于水声传感器网络的生命周期延长策略;结合某些陆地无线传感器网络和水声传感器网络的节能协议并加以改进,以减少传感器网络节点的能耗和节点耗能均衡为出发点,研究了水声传感器网络生命周期生期延长策略,提出了自己的生命周期延长策略,重点描述了水声传感器网络模型的构成和路由协议;该路由协议采用混合传输机制,网络中的传感器节点以特定的概率传送至下一个传感器节点,同时考虑每个传感器节点的剩余能量,如果小于某个门限值,此传感器节点可以不被作为中继节点而选择与它相邻的传感器节点作为中继,从而保证了无线传感器网络不会形成僵局,提高了网络的可靠性。另外,如果某些节点提前死亡,其它节点向基站发送数据包时会自动寻找合适的路由,以保证网络能正常运行。 在仿真实验中,把文章提出的路由算法与传统的路由算法进行了节点平均能耗等多方面的比较。采用直接传输机制的无线传感器网络,距离基站最远的节点最先死亡;采用多跳传输机制的无线传感器网络,距离基站近的节点最先死亡。而采用文章提出的路由算法,传感器节点的能耗相对比较平均,并且无线传感器的生命周期也明显延长。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP212.9;TN929.3

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