[發(fā)明專利]一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810361416.4
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110391850B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪昌建;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號: H04L12/715
• 分類號: H04L12/715;H04B13/02;H04L12/24;H04L12/863;H04W40/04;H04W40/10;H04W84/18
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

1.一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：初始化傳節(jié)點(diǎn)活動(dòng)范圍Field＝[Lcosβ，L]并采用Random Waypoint運(yùn)動(dòng)模型描述所述節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，其中，L為錨鏈的長度，β為錨鏈和垂直方向的最大夾角；

S2：通過所述Random Waypoint運(yùn)動(dòng)模型的描述確定特定時(shí)刻所述節(jié)點(diǎn)的通信范圍，并通過V_ABCD/V_max＝ζ/N得到所述節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)所述節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)冗余度；

其中，V_ABCD為求解區(qū)域D_ABCD的體積，D_ABCD為i節(jié)點(diǎn)的通信范圍，V_max為所述節(jié)點(diǎn)的最大運(yùn)動(dòng)速度，ζ為網(wǎng)絡(luò)的冗余度，N為水下傳感器部署區(qū)域的深度；

S3：計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)可用來接收數(shù)據(jù)的深度區(qū)間：其中，h為任意深度，R為通信半徑，β為網(wǎng)絡(luò)夾角；

并建立網(wǎng)絡(luò)分層間距d與節(jié)點(diǎn)通信半徑R以及網(wǎng)絡(luò)冗余度ζ的關(guān)系函數(shù)為d(R,β)＝Rcosβ＝Ψ(Γ(R,β))；

S4：定義節(jié)點(diǎn)距離因子為能量因子為P_e＝E_i/E_o，其中，r_d為節(jié)點(diǎn)i相對深度距離，E_i為節(jié)點(diǎn)當(dāng)前剩余能量，E_o為節(jié)點(diǎn)i的初始能量；

所述節(jié)點(diǎn)i的相對深度距離為：

其中，d_j為節(jié)點(diǎn)相對第j層的高度距離；

S5：通過所述距離因子以及能量因子計(jì)算所述節(jié)點(diǎn)消息轉(zhuǎn)發(fā)的概率為p_i＝αP_d+γP_e，其中α+γ＝1，以及節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟包率為：其中，k為某通信范圍D_ABCD內(nèi)存在的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，n為所述節(jié)點(diǎn)總數(shù)；

S6：計(jì)算網(wǎng)絡(luò)性能的評估值NPEV＝NL/PL，其中，NL為網(wǎng)絡(luò)壽命，所述PL為丟包率；

S7：引入隊(duì)列管理機(jī)制中消息入列方法和消息出列方法，實(shí)現(xiàn)水下三維環(huán)境下傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，步驟S1中所述Random Waypoint運(yùn)動(dòng)模型為：在所述節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)空間Field內(nèi)隨機(jī)地生成傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，產(chǎn)生節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)起始點(diǎn)S和運(yùn)動(dòng)終止點(diǎn)D，節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在[V_min，V_max]區(qū)間隨機(jī)地取值，并且勻速地從起始點(diǎn)S沿著直線運(yùn)動(dòng)到終止點(diǎn)D，最后在[T_min，T_max]時(shí)間區(qū)間中隨機(jī)地選一個(gè)時(shí)刻T_pause保持節(jié)點(diǎn)的靜止，從而就完成了節(jié)點(diǎn)的一次運(yùn)動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，步驟S3中所述節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)冗余、通信半徑R與網(wǎng)絡(luò)夾角ζ的關(guān)系函數(shù)為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，步驟S5中所述通信范圍D_ABCD內(nèi)存在k個(gè)節(jié)點(diǎn)的概率為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，步驟S7中所述消息入列方法為：當(dāng)節(jié)點(diǎn)i接收到其他節(jié)點(diǎn)消息后，檢查消息隊(duì)列中是否存在該消息，若存在即丟棄，反之獲得該消息的上一跳節(jié)點(diǎn)的深度、剩余能量等信息，計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)該消息的p_i，節(jié)點(diǎn)i以概率p_i將消息放入隊(duì)列中，以1-p_i的概率丟棄消息，進(jìn)入消息隊(duì)列的消息按照消息入列的先后順序發(fā)送，節(jié)點(diǎn)自身采集的信息立即發(fā)送。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會路由方法，其特征在于，步驟S7中所述消息出列的方法為：節(jié)點(diǎn)i按照先后順序發(fā)送隊(duì)列中的消息，將所述發(fā)送的隊(duì)列信息標(biāo)記為已發(fā)送信息，當(dāng)消息隊(duì)列滿載時(shí)，丟棄消息隊(duì)列中存在時(shí)間最久的信息。