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水声自组网节能路由协议研究

吴松伟  
【摘要】: 在过去的几十年中,水声通信技术取得了很大的进步,从而使构建水声通信网络变得可能。水声通信网络是一门新兴的网络技术,它由许多水下传感器节点和水下机器人组成,在海洋数据收集、污染监测、灾难预报、辅助导航以及水下军事防御等方面有着广泛的应用。 水声通信网络与无线电网络相比,有很大的不同。声波在海水中传输衰减严重,还受海洋噪音、多径效应等的影响。声波在海水中的传播速度比无线电波在空气中的传播速率低五个数量级,这将产生高延时。除此之外,水下机器人主要依靠其所携带的电池供电,而它的工作环境决定了无法为其充电或者更换电池,因此节能是水声通信网络所必须考虑的问题之一。 本文针对水声自组网对能耗要求较高的问题,重点研究了水声自组网的路由协议。在Ad Hoc网经典路由协议AODV协议的基础上进行修改,结果表明修改后的协议能达到预期的效果。 首先,本文修改了路由发现过程。添加了矢量限制转发,在网络中节点位置已知的情况下,可以有效地减少转发的节点数量而不影响查找的成功率。 其次,修改了路由修复过程。将“慢启动”的思想引入到了逐跳回退的路由修复算法中,减少了在目的节点失效等路由无法修复情况下的响应时间。 再次,修改了路由维护过程。增强了HELLO消息的功能,利用它动态优化因断链、节点的移动等因素造成的非最优路径。 最后本文利用VC++对提出的协议进行了仿真,从所修改的三个方面将修改后的协议与原始的AODV协议进行了比较。结果表明,本文提出的修改方案能有效地减少路由运行过程中涉及到的节点数,达到了节省能量的目的。


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