基于分层河流水下传感器网络路由算法.docVIP

基于分层河流水下传感器网络路由算法 　　摘要：为了获取传感器节点的实时位置，在河流水下传感器网络（UWSN）的独特环境中，采用流体力学的方法对河流水下传感器网络进行建模，模拟真实河流环境下传感器节点的运动规律。为了研究河流水下无线传感器网络数据传输的问题，提出了一种河流环境下基于分层的路由算法（RALM）。每个节点根据收到Sink广播的速度信息周期性地计算并更新各自的拓扑信息，数据待发送节点优先选择当前剩余能量最多的上一层的邻居节点进行数据转发，若上层无邻居节点，则转发给剩余能量最多的同层邻居节点。仿真实验表明，所提算法在网络的冗余度和丢包率上都要优于基于深度的路由算法（DBR）和基于分层的水下传感器网络路由协议（LayeredDBR），网络生存周期分别提高了71%和45%。 　　关键词：水下传感器网络；流体力学；剩余能量；分层路由算法；生存周期 　　中图分类号：TP393 文献标志码：A 　　Abstract：For the unique environment of the Underwater Wireless Sensor Network （UWSN） in river， the model was built by method of fluid dynamics to obtain the realtime position of sensor nodes and simulate the movement law of sensor nodes in real river environment. Furthermore， on the problem of data transmission in UWSN， a Routing Algorithm based on Layered Mechanism （RALM） was proposed for river environment. The topology information was calculated and updated by each node periodically based on the receiving speed from sink. The node to transmit data would choose the neighbor node in upper layer which has the most residual energy to be the next hop. If the node has no neighbor node in upper layer， the next hop would be the neighbor node in the same layer which has the most residual energy. The simulation results show that， compared with DBR （DepthBased Routing） and LayeredDBR （LayeredDepth Based Routing）， RALM algorithm can effectively reduce the network redundancy and packet loss rate， and the network life cycle is raised by 71% and 45%. 　　Key words：Underwater Wireless Sensor Network （UWSN）； fluid dynamics； residual energy； layered routing algorithm； life cycle 　　0 引言 　　随着世界各国对河流的日益重视， 发展河流经济热潮的兴起和传感器网络研究的迅速发展，河流环境下的水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network， UWSN）已经成为新的研究方向[1-3]。河流水下传感器网络将采集到的水下环境数据发送给用户用来辅助决策，在水质监测、污染源定位、防洪预警等领域均具有广阔的应用前景[4-5]。 　　河流水下传感器网络的通信介质不同于传统陆地传感器网络，通常采用水声通信，网络环境复杂，因而传统传感器网络的研究在河流网络中不能加以应用。目前，水下传感器网络的研究主要集中于海洋环境，尽管海洋与河流的传感器网络看上去类似，同是将传感器节点部署于水下进行数据的收集工作，但实际上存在着很大的不同： 　　1） 河流的水流方向一致； 　　2） 河流的水流速度更不稳定； 　　3） 河流的水位会随着季节产生较大的变化。 　　因此，尽