[發(fā)明專利]一種生物友好的三維水下路由方法

有效

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• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107205253B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金志剛;馬瑩瑩;羅詠梅
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: H04W40/02
• 分類號: H04W40/02;H04W40/20;H04W40/22;H04W52/02;H04W84/18
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所
• 代理人: 程毓英

1.一種生物友好的三維水下路由方法，將以源節(jié)點(diǎn)S1到目的節(jié)點(diǎn)S0的向量為軸線的圓柱范圍稱為路由管道，路由管道內(nèi)的節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，主要步驟如下：

1)當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)F以泛洪的方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，鄰居節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包后，首先計(jì)算自身到路由矢量的距離，如果距離足夠近，小于預(yù)設(shè)值，則擁有轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的資格，成為候選節(jié)點(diǎn)；其中“預(yù)設(shè)值”由節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包字段RADIUS決定，RADIUS越大，參與到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)越多，節(jié)點(diǎn)根據(jù)實(shí)際通信情況，包括節(jié)點(diǎn)部署密度、數(shù)據(jù)包優(yōu)先級在內(nèi)的因素決定該字段的具體值；計(jì)算向量和之間的夾角θ，A為候選節(jié)點(diǎn)；否則，直接丟棄該數(shù)據(jù)包；

2)候選節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包之前，首先探測其發(fā)射范圍內(nèi)是否存在海洋生物，如果不存在，直接廣播數(shù)據(jù)包；如果探測到海洋生物，需等待時(shí)間t_b，根據(jù)最大邊界值確定此等待時(shí)間：

其中，d_b為海洋生物到候選節(jié)點(diǎn)的距離，R是轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)F的傳播半徑，v_b為海洋生物的運(yùn)動(dòng)速度；

3)在候選節(jié)點(diǎn)多于一個(gè)時(shí)，引入轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級的概念，每個(gè)候選節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)地衡量自身轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的利益，對于當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)F，其相鄰候選節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級計(jì)算公式：

M表示記錄的總感知次數(shù)，m是感知到范圍內(nèi)有海洋生物次數(shù)，p是候選節(jié)點(diǎn)到路由向量的垂直距離，d是A到轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)F的距離，W是路由管道的半徑，N為大于等于1的整數(shù)，N越大，生物友好程度越低；α越大，優(yōu)先級越低；

4)候選節(jié)點(diǎn)A在接收數(shù)據(jù)包后延遲一段時(shí)間再發(fā)送，使最靠近路由向量的節(jié)點(diǎn)最先轉(zhuǎn)發(fā)，這個(gè)延遲的時(shí)間間隔的計(jì)算與轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級α有關(guān)：

在上式中，t_delay是預(yù)先定義的最大時(shí)延，v是聲信號在水中的傳播速度，候選節(jié)點(diǎn)A在等待時(shí)間t_adaptation內(nèi)，如果從n個(gè)其它節(jié)點(diǎn)收到重復(fù)的數(shù)據(jù)包，那么首先計(jì)算候選節(jié)點(diǎn)相對于這些節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級α₁，α₂……α_n以及相對于轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)F的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級α₀，如果滿足下式：

其中α_c是事先定義的初始值，0≤α_c≤3，那么A轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)數(shù)據(jù)包，否則，丟棄該包。