水下无线传感器网络基于地理位置的节能路由协议研究

摘要

水下传感器网络（UWSN）在海洋河流的资源探索、海洋环境监控、地震海啸自然灾害预防、航海导航、国防安全等众多方面有非常重要的意义。水下传感器网络具有很多独特的性质，如带宽受限，能量有限且发送信息时损耗严重，较长时延，高误码率等，已存在的很多网络技术和协议是以陆地传感器网络为对象发展和研究的，由于水下环境和陆地相比差异较大，这些技术方法和协议措施不适用于水声网络。为了探索适合水下网络环境特点的协议和技术，需要继续进一步研究。
　　本文对水下传感器网络中基于地理位置信息的路由协议及节能算法进行了研究。介绍了典型的水声传感器网络路由协议，详细阐述了水声网络基于地理位置信息的路由协议；深入研究了水声网络中现有的节能技术，将无线传感器网络的节能算法分为四类，并对每一类算法进行阐述，由此启发本文设计出水下传感器网络基于地理位置路由的节能算法，在节省能量开销的同时，有效的均衡整个网络能量消耗。
　　为解决水下传感器网络中节点能量有限，能量消耗不均匀，产生网络空洞，进而导致网络生存时间短的问题，本文在研究了水下三维的地理路由协议及能量路由协议后，提出了一种基于经典的矢量转发路由协议（VBF）的能量路由协议——基于矢量转发的能量路由协议（E-VBF）。该协议较好融合了节点的地理位置信息及能量信息，与原协议相比节省网络能耗，平衡整个网络的能量开销，使得网络生存时间延长。文章通过仿真实验验证了E-VBF的实际性能，证明该协议达到了所希望的节省能量和均衡网络能耗的效果。同时，对E-VBF协议的参数进行深入理论分析和仿真检验，证明了本文中协议参数的理论分析，明确了参数的选择对于协议性能的影响。

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2水下传感器网络概述

1.3论文研究内容和结构

第二章 水下传感器网络路由协议概述

2.1国内外研究现状

2.2水下传感器网络基于地理位置的路由协议研究

2.3水下传感器网络节能算法研究

2.4本章小结

第三章 基于向量转发的能量路由协议E-VBF

3.1基于向量转发的路由协议VBF的问题

3.2基于向量转发的能量路由协议

3.3协议分析与讨论

3.4本章小结

第四章 协议性能分析与仿真实现

4.1仿真环境介绍

4.2拓扑结构及环境参数设置

4.3协议仿真结果与分析

4.4协议参数讨论

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢