基于矢量和能量的水下无线传感器网络路由协议研究

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1、分类号TP393密级UDC004学号20150613003青海师范大学硕士学位论文基于矢量和能量的水下无线传感器网络路由协议研究研究生姓名张嘉男导师姓名（职称）杜秀娟，教授申请学位类别理学硕士学科专业名称计算机应用技术个研究方向名称无线网络论文提交日期2018年3月论文答辩日期2018年5月学位授予单位青海师范大学学位授予日期2018年6月答辩委员会主席张友谊评阅人专家一，专家二青海师范大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含

2、为获得青海师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：青海师范大学学位论文使用授权声明青海师范大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权由青海师范大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期基于矢量和能量的水下无线传感器网络路由协议研究摘要

3、水约覆盖全球四分之三的面积，水下无线传感器网络（UnderwaterWirelessSensornetwork,UWSN）是在陆地传感器网络基础上的延伸和扩展，该方向的研究在人类探索地球，了解人类生存环境的过程中扮演着越来越重要的角色。同时，UWSN具有一定的独特性，比如：水下传感器节点定位困难、难以更换电池、延时大带宽受限、水下环境导致网络拓扑不断变化。因此，必须研究适合水下应用的网络技术。现在已经成熟的一些路由技术是以陆地传感器网络为背景开发的，环境的巨大差异并不能使其很好的运用在水下。UWSN具有能耗大、数据传输效率低、拓扑结构动态变化的特点，针对水下环境中节点的移动性，通过

4、对理论基础的学习和对传统水声传感器网络路由策略进行剖析得到一定启发，本文提出了基于矢量和能量的路由协议VER(Routingprotocolbasedonvectorandenergy)。在VER协议中，从源节点到Sink(汇聚节点)节点建立矢量，根据候选节点到该矢量的距离确定其距离优先级。中间节点仅需要通过简单的计算即可完成最佳下一跳节点的选择，在VER协议中不需要严苛的预设条件，并且节点位置的变化不会对路由过程造成影响。同时，为了确保能量均衡，延长网络寿命，该协议在寻路时，将候选节点的剩余能量和节点到源节点与Sink节点组成的矢量的距离相结合，综合选择下一跳。让在距离条件相近的

5、节点中剩余能量较高的水下节点被选成下一跳，来减轻水中节点稀疏过快的问题。由于数据包的传输方向是自水底至水面，这样造成的最大问题是节点离水面的距离越近，能耗越大，越容易死亡，当接近水面的节点能量耗尽时，处于深水中的节点还存在大量剩余能量。若实际应用中检测对象是湖泊、水库等相对封闭的水环境，数据包的交付率下降明显无法达到采集数据的要求时，就会对监测区域进行节点的补充，经过多次补充水中节点的能量才会达到最优，VER协议在此应用中能相对减少节点的补充频率，降低成本。若实际应用是在河流等拓扑结构不稳定的环境中，这种方法在一定程度上能减缓水下节点的稀疏性。VER协议更适用于由于水流等原因造成的

6、拓扑结构不稳定的水声传感网。关键词：水下无线传感器网络；路由协议；动态拓扑；矢量；剩余能量IRoutingprotocolbasedonvectorandenergyinunderwaterwirelesssensornetworkAbstractWatercoversanareaofabout3/4oftheworld,andUnderwaterWirelessSensornetwork(UWSN)isanextensionandexpansiononthebasisoflandsensornetworks.Theresearchinthisdirectionplaysaninc

7、reasinglyimportantroleinexploringtheearthandunderstandingthelivingenvironmentofmankind.Atthesametime,UWSNhassomeuniquefeatures,suchasthedifficultyinpositioningtheunderwatersensornodes,thedifficulttoreplacethebattery,thelimitedtimedelaya