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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810361416.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-20
• 公開（公告）號(hào): CN110391850B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪昌建;張磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一九研究所
• 主分類號(hào): H04L12/715
• 分類號(hào): 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

一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由方法，包括如下步驟：S1.初始化節(jié)點(diǎn)活動(dòng)范圍并采用Random Waypoint運(yùn)動(dòng)模型描述節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，S2.通過上述Random Waypoint運(yùn)動(dòng)模型的描述確定特定時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的通信范圍，并得到所述節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)冗余度ζ，S3.計(jì)算節(jié)點(diǎn)通信范圍內(nèi)可用來接收數(shù)據(jù)的深度區(qū)間，S4.定義節(jié)點(diǎn)距離因子和能量因子，S5.計(jì)算節(jié)點(diǎn)消息轉(zhuǎn)發(fā)的概率以及節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟包率，S6.計(jì)算網(wǎng)絡(luò)性能的評(píng)估值，S7.引入隊(duì)列管理機(jī)制。本發(fā)明的水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由方法，建立水下傳感器網(wǎng)絡(luò)分層網(wǎng)絡(luò)模型，通過獲取節(jié)點(diǎn)參數(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)分布特點(diǎn)，在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的基礎(chǔ)上，綜合考慮水流的流動(dòng)性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，減少網(wǎng)絡(luò)冗余和丟包率，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效率傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由方法。

背景技術(shù)

傳感器網(wǎng)絡(luò)，是由許多在空間上分布的自動(dòng)裝置組成的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這些裝置使用傳感器協(xié)作地監(jiān)控不同位置的物理或環(huán)境狀況(比如溫度、聲音、振動(dòng)、壓力、運(yùn)動(dòng)或污染物等)。水下傳感器網(wǎng)絡(luò)在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、近海勘探、輔助航行、海嘯預(yù)警以及海洋軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

水下傳感器網(wǎng)絡(luò)具有高時(shí)延、低帶寬、高能耗的特點(diǎn)，因而要設(shè)計(jì)出高效的路由方法就顯得尤其重要。由于水下傳感器網(wǎng)路采用了水聲通信，因而GPS模塊無法在水下環(huán)境中使用，這就導(dǎo)致了傳感器節(jié)點(diǎn)無法感知其位置信息。同時(shí)由于受到水流的影響，導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，這就給水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由的設(shè)計(jì)帶來了極大的挑戰(zhàn)。

目前水下傳感器的路由方法主要包括基于位置信息的路由方法、平面路由方法和層次路由方法。這三類方法雖然為水下傳感器網(wǎng)絡(luò)路由的設(shè)計(jì)提供了解決方案，但卻未能充分的適應(yīng)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在一定程度上具有局限性。其中大多數(shù)方法是對(duì)二維地面?zhèn)鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)路由方法的移植，由于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)具有三維網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，二維路由方法移植到三維網(wǎng)絡(luò)環(huán)境成為三維路由方法后，不僅方法的復(fù)雜度將極大的增加，同時(shí)還無法兼顧適應(yīng)三維環(huán)境下的特殊網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)。因而水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由方法的設(shè)計(jì)，需要深入研究水下傳感器網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用建立相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)模型，從而設(shè)計(jì)出真正高效可靠的路由方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由方法，其目的在于，在保證數(shù)據(jù)傳輸可靠性的基礎(chǔ)上，綜合考慮水流的流動(dòng)性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，減少網(wǎng)絡(luò)冗余和丟包率，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效率傳輸。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種水下傳感器網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)路由方法，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(zhǎng)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))；