专利名称：一种基于向量转发的水下传感器网络节能路由方法
技术领域：
本发明涉及水下传感器网络通信技术领域，具体讲是一种在水下网络路由层基于向量转发的节省路由过程能量消耗的方法。
背景技术：
水下网络环境与陆地网络在网络互联和通信等方面虽然具有一定的相似性，但在很多方面都有较大差异。水下网络由于以下几个因素的影响导致网络通信情况不同于陆地:电磁波在水下长距离传播中带宽严重受限，仅有30-3000HZ，同时需要较高的发射功率和传输功率，且传输延迟大；多径效应和衰减使水下信道非常容易受损；水下信道的极端特征导致信号传输的高差错率；水下传感器由于水体腐蚀等因素容易失效；充电或更换电池的困难性使传感器生存时间有限，从而限制了整个网络的生存时间。此外，水下环境的特殊性，使得水下传感器网络还具有以下几个特点:大规模、自组织、动态性。大规模主要体现在水域范围广阔，海洋面积较大，而且未知哪些区域会产生有意义的信息，所以需要大规模的布放传感器节点，以覆盖尽可能大的区域，从而获得范围最广的有用的信息。自组织则是因为水下传感器并不是像陆地上的大部分节点，可以在需要的时候获得维护人员的调整，更多的需要自行判断位置信息和采集到的信息的价值，此夕卜，更要自动配置和管理，依靠转发路由协议和自主形成的拓扑结构来构成水下传输网络系统。拓扑结构也不是一成不变的，海洋天气状况、人类活动以及传感器节点的移动和失效都可能导致水下传感器网络的动态性，使拓扑结构不断变化。水下环境的不易到达性使得传感器节点不能及时得到电量补给或电池更换，而水声信道的衰减和多径效应使发送和接收信号需要较大功率，因此，水下传感器网络的节能技术是研究水下网络的重点。已有的基于向量转发的水下路由协议对于进行转发的水下网络往往不能综合考虑位置、运动和能量三个因素，选择路由时不够全面:多次选择具有优势位置的节点进行转发，使个别区域单个节点因为多次使用而能量耗尽，造成全网在这些节点位置的路由失败，形成网络空洞，导致网络过早瘫痪。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的上述不足，提供一种可以在水下网络进行路由选择时综合考虑节点位置信息、运动信息和能量信息的水下传感器网络节能路由方法。为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案:—种基于向量转发的水下传感器网络节能路由方法，该方法传输的每个数据包带有发送节点、目的节点以及前一跳节点位置信息，转发路径由源节点到目的节点的矢量确定，该方法包括以下几个方面:1)运动速度为V的节点在接收到数据包时,计算其与数据包中记录的前一跳节点的距离m和到达角，判断是否在转发管道半径s之内；若是，则计算节点与其在源-目的节点路由矢量:瓦5；上投影的距离1，以及前一跳-目的节点矢量n;与前一跳-该节点矢量
的夹角e;否则，丢弃；2)采用式(1)计算转发系数S:
权利要求
1.一种基于向量转发的水下传感器网络节能路由方法，该方法传输的每个数据包带有发送节点、目的节点以及前一跳节点位置信息，转发路径由源节点到目的节点的矢量确定，该方法包括以下几个方面: 1)运动速度为V的节点在接收到数据包时，计算其与数据包中记录的前一跳节点的距离m和到达角，判断是否在转发管道半径S之内；若是，则计算节点与其在源-目的节点路由矢量:瓦5；上投影的距离1，以及前一跳-目的节点矢量与前一跳-该节点矢量1^的夹角P ;否则，丢弃； 2)采用式(I)计算转发系数5:
2.如权利要求1的方法，其特征在于，采用公式(I)计算转发系数时，l、s、m及夹角3都是基于当前节点位置信息判断的，V是基于节点运动信息判断的。
3.如权利要求1的方法，其特征在于，N可以根据实际应用取不同值，如果网络对节能的要求高，N取1，如果对转发成功率的要求高，可以取2，3或更高。
4.如权利要求1的方法，其特征在于，等待时间按照式(2)确定:
全文摘要
本发明提出基于向量转发的水下传感器网络节能路由方法，包括节点在接收到数据包时，计算其与数据包中记录的前一跳节点的距离和到达角，判断是否在转发管道半径之内；若是，则计算节点与其在源-目的节点路由矢量上投影的距离，以及前一跳-目的节点矢量与前一跳-该节点矢量的夹角；计算转发系数；节点持有数据包等待一段时间，节点在等待期间若多次从多个节点收到这个数据包，每接收一次，重新计算自己相对于这些节点的转发系数，并判断是否转发数据包；若等待时未收到重复包，则在转发半径内进行广播，继续转发数据包。本发明对于水下动态网络，可以有效的节省网络路由能量消耗，均衡全网能耗，避免网络空洞产生，从而极大延长网络寿命。
文档编号H04W52/02GK103237332SQ20131010801
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者魏博, 罗咏梅 申请人:天津大学