水声自组网节能路由协议研究

【摘要】： 在过去的几十年中,水声通信技术取得了很大的进步,从而使构建水声通信网络变得可能。水声通信网络是一门新兴的网络技术,它由许多水下传感器节点和水下机器人组成,在海洋数据收集、污染监测、灾难预报、辅助导航以及水下军事防御等方面有着广泛的应用。 水声通信网络与无线电网络相比,有很大的不同。声波在海水中传输衰减严重,还受海洋噪音、多径效应等的影响。声波在海水中的传播速度比无线电波在空气中的传播速率低五个数量级,这将产生高延时。除此之外,水下机器人主要依靠其所携带的电池供电,而它的工作环境决定了无法为其充电或者更换电池,因此节能是水声通信网络所必须考虑的问题之一。 本文针对水声自组网对能耗要求较高的问题,重点研究了水声自组网的路由协议。在Ad Hoc网经典路由协议AODV协议的基础上进行修改,结果表明修改后的协议能达到预期的效果。 首先,本文修改了路由发现过程。添加了矢量限制转发,在网络中节点位置已知的情况下,可以有效地减少转发的节点数量而不影响查找的成功率。 其次,修改了路由修复过程。将“慢启动”的思想引入到了逐跳回退的路由修复算法中,减少了在目的节点失效等路由无法修复情况下的响应时间。 再次,修改了路由维护过程。增强了HELLO消息的功能,利用它动态优化因断链、节点的移动等因素造成的非最优路径。 最后本文利用VC++对提出的协议进行了仿真,从所修改的三个方面将修改后的协议与原始的AODV协议进行了比较。结果表明,本文提出的修改方案能有效地减少路由运行过程中涉及到的节点数,达到了节省能量的目的。 【关键词】：水声网络 水下机器人 节能 路由算法
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 引言10-11
• 1.2 水声网络的应用领域11-12
• 1.3 水声网络的研究现状12-14
• 1.4 Ad Hoc 网络介绍14-19
• 1.4.1 Ad Hoc 网的起源14-15
• 1.4.2 Ad Hoc 网的体系结构15-18
• 1.4.3 Ad Hoc 网的特点18-19
• 1.5 本文的主要工作19-20
• 第2章 水声通信网络概述20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 影响水声通信的主要因素20-23
• 2.3 AUV 节点的限制23-24
• 2.4 水声网络的拓扑结构24-27
• 2.5 水声网络的特点27-28
• 2.6 水声网络节能技术研究28-29
• 2.7 本章小结29-31
• 第3章 典型Ad Hoc 网络路由协议研究31-39
• 3.1 引言31-32
• 3.2 Ad Hoc 网路由协议的分类32-33
• 3.3 AODV 消息格式33-34
• 3.4 AODV 的建立与维护过程34-38
• 3.4.1 AODV 的发现过程34-36
• 3.4.2 AODV 的修复过程36-37
• 3.4.3 AODV 的维护过程37-38
• 3.5 序列号的维护38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 AESRRN 路由协议理论39-55
• 4.1 引言39
• 4.2 AESRRN 路由协议查找优化39-45
• 4.2.1 问题的提出39-41
• 4.2.2 矢量计算法则41-42
• 4.2.3 路由查找优化42-44
• 4.2.4 链路生存时间优先的路由选择44-45
• 4.2.5 查找算法小结45
• 4.3 AESRRN 路由协议修复优化45-50
• 4.3.1 问题的提出45-48
• 4.3.2 路由修复优化48-50
• 4.3.3 路由优化小结50
• 4.4 AESRRN 路由协议维护优化50-54
• 4.4.1 问题的提出50-52
• 4.4.2 HELLO 消息52
• 4.4.3 动态路由维护52-53
• 4.4.4 动态路由维护小结53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 AESRRN 路由协议的实现与仿真55-71
• 5.1 引言55
• 5.2 AESRRN 路由协议的消息格式55-56
• 5.3 AESRRN 的建立与维护过程56-61
• 5.3.1 AESRRN 的发现过程56-58
• 5.3.2 AESRRN 的修复过程58
• 5.3.3 AESRRN 的维护过程58-61
• 5.4 实验仿真及结果分析61-70
• 5.5 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76

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