[發(fā)明專利]一種基于距離向量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多浮標(biāo)機會路由方法

有效

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• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111416669B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季飛;楊宇軒;官權(quán)升
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04B13/02
• 分類號: H04B13/02;H04L45/12;H04L45/30
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

本發(fā)明屬于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，涉及一種基于距離向量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多浮標(biāo)機會路由方法，包括：S1、若干個水面浮標(biāo)節(jié)點均向水下節(jié)點周期性廣播查詢包；S2、水下中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)查詢包，建立距離向量；S3、水下源節(jié)點接收查詢包后，獲取最小距離向量，以廣播的方式發(fā)送數(shù)據(jù)包；S4、水下中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包；S5、重復(fù)S4步驟，直到任意水面浮標(biāo)接收到數(shù)據(jù)包；S6、水面浮標(biāo)節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包以后，進行多水面浮標(biāo)節(jié)點之間的協(xié)調(diào)，最終向匯聚節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)包。本發(fā)明水下傳輸僅利用距離向量信息而不是節(jié)點的深度信息或者位置信息，能夠很好地解決空白區(qū)域和“繞遠路”問題，同時，適用于部署了多個水面浮標(biāo)節(jié)點的水域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，涉及一種基于距離向量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多浮標(biāo)機會路由方法。

背景技術(shù)

水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)是探索水域環(huán)境中十分重要的技術(shù)，已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，例如地震檢測、油田開發(fā)、海洋觀測和水下導(dǎo)航。在水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)中有一個控制和部署中心，用于收集各個水下傳感器節(jié)點的數(shù)據(jù)信息，從而形成一個傳感網(wǎng)絡(luò)。因此，從水下傳感器節(jié)點到水面浮標(biāo)節(jié)點的路由機制設(shè)置和數(shù)據(jù)傳輸對水下應(yīng)用來說是重要的輔助技術(shù)。

由于水下聲學(xué)環(huán)境的獨有特性，水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨許多挑戰(zhàn)。水聲信道會產(chǎn)生嚴重的信號衰弱，復(fù)雜的多徑效應(yīng)，這些影響會帶來高誤碼率。另外，水聲通信的帶寬很窄，時延是電磁波通信五個數(shù)量級以上。這些特點也會使得傳統(tǒng)陸面通信的路由協(xié)議不能直接應(yīng)用到水下環(huán)境中，需要重新設(shè)計能夠應(yīng)對水聲環(huán)境特點的有效路由和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機制。

一些傳統(tǒng)路由協(xié)議，通過路由表的建立形成了確定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，而機會路由使得符合轉(zhuǎn)發(fā)要求的候選節(jié)點集內(nèi)的節(jié)點均有轉(zhuǎn)發(fā)的機會，因此可能存在多條路徑到達目的節(jié)點，從而大大提高數(shù)據(jù)到達目的節(jié)點的傳輸機會。機會路由恰好也能利用水聲信道的廣播特性，尤其在水聲信道環(huán)境不理想的情況下，水下節(jié)點有多條轉(zhuǎn)發(fā)路徑能到到達水面目的節(jié)點，提高了數(shù)據(jù)傳輸成功率。

現(xiàn)有的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)機會路由方法常基于深度信息或者地理位置信息進行轉(zhuǎn)發(fā)判斷，一方面增加了設(shè)備的復(fù)雜性，另一方面無法避免空白區(qū)域問題。盡管已存在針對空白區(qū)域問題的一些解決措施，但信令交互開銷增大，同時使用具有局限性。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于距離向量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多浮標(biāo)機會路由方法。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種基于距離向量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)多浮標(biāo)機會路由方法，包括：

S1、水面部署多個水面浮標(biāo)節(jié)點，任意水面浮標(biāo)節(jié)點均周期性向水下中繼節(jié)點廣播查詢包，不同水面浮標(biāo)節(jié)點發(fā)送的查詢包ID號不同；

S2、水下中繼節(jié)點根據(jù)接收到查詢包內(nèi)的信息判斷是否接收該查詢包，是否轉(zhuǎn)發(fā)該查詢包；具體地：水下中繼節(jié)點本地緩存中記錄了關(guān)于多個水面浮標(biāo)節(jié)點的信息，由k個三維向量構(gòu)成，用S_u(t)表示，S_u(t)＝{n_s1,n_s2,...,n_sk}，其中，n_si為三維向量(a，b，c)，a代表水面浮標(biāo)節(jié)點的ID號，b代表水面浮標(biāo)節(jié)點a對應(yīng)的最大查詢包序號seq，c代表水下中繼節(jié)點距離相應(yīng)水面浮標(biāo)節(jié)點的最小距離向量值；向量n_si表明水下中繼節(jié)點能夠與水面浮標(biāo)節(jié)點a進行通信，最小距離向量為c；