基于能量均衡的水声通信自组网路由算法研究

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1、论文题目基于能量均衡的水声通信自组网路由算法研究专业学位类别工程硕士学号201522190313作者姓名支晓珂指导教师徐利梅教授分类号密级注1UDC学位论文基于能量均衡的水声通信自组网路由算法研究(论文题目)支晓珂(作者姓名)指导教师徐利梅教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2018年3月1日论文答辩日期2018年5月23日学位授予单位和日期电子科技大学2018年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。ResearchonUnderwaterAcousticA

2、dHocNetworkRoutingAlgorithmViaEnergyEqualizationAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:MasterofEngineeringAuthor:XiaokeZhiSupervisor:Prof.LimeiXuSchool:SchoolofAeronautics&Astronautics独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注

3、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，也不包含为获得电子科技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作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：2018年5月31日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：

4、导师签名：日期：2018年5月31日摘要摘要随着我国海洋强军战略的部署，海洋的开发、保护和利用变得越来越重要。水声自组网在海洋环境下的数据采集，矿产资源的勘探和海洋信息传输等方面发挥着至关重要的作用。由于水声自组网所用的传感器节点能量有限、不易更换，信号传播介质也与陆地无线网络不同，因此基于电磁波的陆地无线网络协议不能直接用于基于声波传播的水声自组网。为此，本文以水声自组网为研究对象，重点研究网络层中基于能量的路由协议算法，利用蚁群算法对路由协议算法进行改进，实现节点能量均衡、网络生存时间延长的目的。本文主要研究工作如下：首先，结合水声通信网络特性和水声信道特性，建

5、立了水声通信网络的多跳式拓扑结构能耗模型。然后，针对选择的按需矢量路由协议（AdhocOn-demandDistanceVector,AODV），引入能量预警值对其进行改进。只有当节点的能量满足预警值设定条件时，该节点才能作为路由的下一跳节点。通过对节点剩余能量、收发比、死亡节点数和生存时间四个指标的仿真分析发现，基于能量改进的AODV路由协议有更高的剩余能量、更少的死亡节点数以及更长的生存时间。但是此算法较传统的AODV路由协议连接性较差。在此基础上，引入蚁群算法，当信息启发因子α为0.05，期望启发因子β等于3.5时，改进后协议在能量均衡和连接性方面表现更好。在

6、不同的能量预警值下，基于蚁群算法改进后的AODV路由协议工作时第一个死亡节点出现的时间较改进前延迟了67秒到136秒不等；当仿真时间结束时，蚁群算法改进后的协议产生的死亡节点数比改进前降低了4个到10个不等，收发比提高了50.3%到71.2%不等。最后，在基于CC2538的无线传感器搭建的五节点网络平台上，用nesC语言实现了路由算法，验证了组网的寻径和多跳功能。同时，以Aqua-sim为仿真平台，对本文实现的三个算法进行了性能对比分析。仿真结果表明：基于蚁群算法改进的AODV路由协议在均衡能耗、降低死节点数和延长网络生存时间等方面优于能量AODV路由协议和传统AO

7、DV路由协议。关键字：水声自组网，能量均衡，AODV，蚁群算法IABSTRACTABSTRACTWiththestrategicdeploymentofstrongmarineforcesinChina,thedevelopment,protectionanduseoftheoceanisbecomingmoreandmoreimportant.Theunderwateracousticad-hocnetworkplaysacrucialroleincollectionofmarineenvironmentaldata,explorationofmineralr