[發明專利]水下傳感器網絡中基于空間網格區域劃分的貪婪路由方法

有效

• 申請號: 201310273088.X
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103298055A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 韓光潔;郭惠;巢佳;江旭;江金芳;張晨語;錢愛華
• 申請（專利權）人: 南通河海大學海洋與近海工程研究院
• 主分類號: H04W40/04
• 分類號: H04W40/04;H04W84/18
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明屬于水下三維無線傳感器網絡領域，具體地本發明涉及水下傳感器網絡中基于空間網格區域劃分的貪婪路由方法，尋找可靠的多條路徑，并選擇最優路徑。?

背景技術

目前，隨著開發海洋的進程進一步加快，水下傳感器網絡成為一個新的研究熱點，它在海洋環境采樣、環境監測、災害預警、輔助航行和戰術分布監視中發揮了越來越大的作用。目前，學者們提出很多關于水下的路由算法，但是大多數都是單路徑且沒有考慮占空比機制以及節點可信度。?

目前針對水下三維無線傳感區域網絡路由的相關研究如下：?

Peng?Xie等人在2006年的《Networking2006.Networking?Technologies,Services,and?Protocols;Performance?of?Computer?and?Communication?Networks;Mobile?and?Wireless?Communications?Systems》上發表文章“VBF:Vector-Based?Forwarding?Protocol?for?Underwater?Sensor?Networks”，文中提出一種基于向量轉發的水下路由協議。在路由過程中，每個數據包中會包含路由信息，而各個節點不需要保存狀態信息。所有傳感器節點產生或者轉發的數據總在一個類似于管道的路徑傳輸，只有接近這個虛擬管道的節點能夠轉發數據。該算法是第一個基于地理位置的水下路由協議。該算法帶寬低，延遲大，并且沒有考慮鏈路質量，在節點密度低的區域可能無法找到接近虛擬管道的路徑導致數據包傳送率嚴重降低。且網絡易受管道半徑的影響等缺點。為了改善這些缺點，Nicolas?Nicolaout等人在2007年《OCEANS》的文章“Improving?the?robustness?of?location-based?routing?for?Underwater?Sensor?networks”中繼續提出HH-VBF協議，該協議延續了虛擬管道傳輸的思路，改進之處在于把從source到sink的一條直達管道改進為每一跳視為一個管道。然而這兩種算法需要事先確定一個路由“管道”半徑，這使得算法在具體應用中，要求用戶設置路由“管道”半徑很不方便。?

Yan?H等人在2008年《NETWORKING2008Ad?Hoc?and?Sensor?Networks,Wireless?Networks,Next?Generation?Internet》中提出的DBR路由寫于“DBR:?depth-based?routing?for?underwater?sensor?networks”，提出利用深度傳感器感知的深度信息進行簡單的貪婪轉發，但在稀疏網絡環境以及鏈路丟包率較高的情況下為了保證一定的數據包傳輸率需要重傳冗余數據包造成額外的能量消耗。且層次路由擴展性較好，但是簇的維護開銷較大，并且關鍵節點的失效對路由效率的影響較大。Guangzhong,Liu等人在2010年對其進行了改進提出了DBMR算法，該算法本身還是一種基于深度的多跳路由算法，源節點以一定的半徑廣播路由探測信號，收到廣播信號的節點只有自身的深度小于源節點時才應答；源節點選擇最先應答的節點作為下一跳節點，直到將數據傳送給sink節點。該算法在一定程度上彌補了二維網絡路由算法的缺陷，但是路由構造過程中控制開銷較大。?

Wu,Xiaobing,等人在2010年的《Computer?Communications?and?Networks(ICCCN)》上發表的“Energy-Efficient?and?Topology-Aware?Routing?for?Underwater?Sensor?Networks”中提出了一種依賴于拓撲信息的路由方法。具體來說是鄰居節點的信息度量值，同樣是一種簡化的貪婪算法。算法通過周期性的呼喚消息包，讓每個節點保留一個degree信息，依據該degree信息來選擇下一跳轉發節點。這樣的算法適用于密集的網絡，能量消耗相對也比較低；但是由于水下網絡中的節點存在隨機的移動性，保證degree信息表存在一定的難度。?