水声通信网络的三维分簇路由协议研究

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1、隶．轫大·些硕士学位论文万方数据水声通信网络的三维分簇路由协议研究导师姓名：奎霞2014年5月27日万方数据THERESEARCHOFCLUSTERINGROUTINGPROTOCOLFORTHI之EEDIMENSIONALUNDERⅥ厂ATERACOUSTICNETWORKAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZHANGQianSupervisedbyProf．LIXiaSchoolo

2、fInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据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，也不包含为获得东南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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：』起盏日期：地j生。点!塑东南大学学位论文使用授

3、权声明东南大学、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)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：拯莲导师签名：盔盈日期：2QJ生15．茸万方数据摘要水声通信网络可广泛用于海洋信息采集、分布式战术监测、环境监测、资源探索、灾难预防等民用和军用领域。网络的拓扑结构和通信协议对水声通

4、信网络的性能优劣有着重要影响。本文分析了现有的无线传感器网络分簇路由协议，结合水声通信网络自身的特点，以节省网络能量消耗、延长网络生命周期为目标，重点研究了水声三维通信网络分簇算法和路由协议。论文的主要工作具体如下：1．分析了水下通信系统的三种载波的特性及水声通信网络的组成、网络拓扑结构、特点、体系结构、应用及研究现状。2．概述了无线传感器网络的分簇路由协议及分簇算法，分析了水声通信网络路由协议设计所面临的挑战，着重介绍了目前水声通信网络中的分簇算法和路由协议。3．分析了LEACH(10wenergyada

5、ptiveclusteringhierarchy)协议的优缺点并研究了在给定网络范围及节点最大通信距离的情况下，能够保证网络连通的节点最佳分层数以及网络的最佳簇头个数。在LEACH协议的基础上，结合水声通信网络的特点，以节约网络能量消耗为目标，设计了一种基于分层的水下三维网络的分簇路由协议，并通过仿真验证了其在节约能量消耗方面的优点。4．针对网络中存在的“热点”问题，研究了一种基于能量均衡的非均匀分簇路由协议。该协议通过遗传算法选定首轮簇头，并通过设定簇头退选机制，保证一个竞争半径中只有一个簇头，除首轮外，

6、每轮的新簇头都由上轮簇中剩余能量最多的节点担任。簇间路由的建立引入了门限值、代价函数以及回路避免机制。最后通过仿真验证了其在延长网络生命周期方面的性能。5．对论文的工作进行了总结，并对后续工作提出了展望。关键词：三维水声通信网络，分簇路由协议，分层，非均匀万方数据II万方数据些翌垦垒塑ABSTRACTUnderwaterAcousticNetwork(UAN)canbewidelyusedinmarineinformationacquisition，distributedtacticalmonitoring

7、，environmentalmonitoring，resourceexploration，disasterpreventionandothercivilandmilitaryfields．ThenetworktopologyandcommunicationprotocolhavegreatinfluenceontheperformanceofUAN．ConsideringthecharacteristicsofUAN，thispaperanalyzestheexistingclusteringrouting

8、protocolofwirelesssensornetwork(WSN)andfocusesontheresearchoftheclusteringalgorithmandroutingprotocolforthree—dimensionalUANtoreducetheenergyconsumptionandprolongthenetworklifecycle．Themaincontributionsofthis