基于拓扑重构的水下移动无线传感器网络拓扑优化-论文.pdf

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1、第36卷第6期通信学报、，01．36No．62015年6月JournalonCommunicationsJune2015doi：10．119598．issn．1000—436x．2015155基于拓扑重构的水下移动无线传感器网络拓扑优化何明1,2梁文辉1,3陈秋丽，陈希亮，陈剑f1．解放军理工大学指挥信息系统学院，江苏南京210007；2．解放军第6l研究所，北京100071；3．解放军61345部队，陕西西安710004)摘要：针对水下移动无线传感器网络(MUWSN，mobileunderwat

2、erwirelesssensornetworks)拓扑随洋流动态演化对其网络性能会产生很大影响，提出了一种基于拓扑重构的水下移动无线传感器网络拓扑优化方法，首先通过模拟鱼群行为对传感器节点位置进行调整，优化网络覆盖度；其次，利用冗余节点修复网络中不连通位置，消除关键节点，优化网络连通性，最后，通过仿真对比实验验证了该方法的合理性和有效性。实验结果表明，所提算法能在较低能耗下，保证网络覆盖度长期维持在97％左右，连通率达到89％以上。关键词：水下移动无线传感器网络；拓扑优化；自主式水下航行器中图分类

3、号：TP393文献标识码：AOptimizationmethodthroughtopologyrec0nfigurati0nf0rmobileunderwaterwirelesssensornetworksHEMing，LIANGWen—hui，CHENQiu．1．i．，CHENXi．1iang，CHENJian(1．CollegeofCommandInformationSystem，PLAScienceandTechnologyUniversity,Nanjing210007，China；2．T

4、he61thResearchInstituteofPLA，Beijing100071，China；3．61345Armies，PLA，Xi’all710004，China)Abstract：Thetopologyofmobileunderwaterwirelesssensornetworks(MUWSN)evolvesdynamicallywithoceancur-rents，whichwillhavegreatimpactonnetworkperformance．Tosolvethisprobl

5、em，atopologyoptimizationmethodforMUWSNsisproposedbasedontopologyreconfiguration．Firstly,theproposedmethodoptimizesthecoveragerateofMUWSNsbyadjustingthelocationofsensornodesthroughsimulatingfishbehaviors．Secondly,tooptimizetheconnec—tivityofMUWSNs，thep

6、roposedmethodrepairsdisconnectedpositionsandeliminateskeynodesinMUWSNthroughusingredundantnodes．Finally,simulationresultsverifytherationalityandvalidityoftheproposedmethod．Experimen-talresultsshowthatthealgorithmcanguaranteethenetworkcoverageismaintai

7、nedatabout97％，conectivityrateabove89％，withlowerenergyconsumption．Keywords：mobileunderwaterwirelesssensornetworks；topologyoptimization；autonomousunderwatervehicle使其能够胜任水下军事目标监视、海洋数据收集、1引言水质监测、海底矿产资源探测等重要任务【4J。水下传感器节点易受洋流、水下生物触动等外目前，针对传统的地面传感器网络优化研究已力影响

8、发生位置迁移，导致水下移动无线传感器网有一些成果，付华等在文献[5】中提出了一种量子遗络拓扑变化频繁，从而影响了网络性能，。合理高传算法，用于解决地面传感网中感知节点分布优化效的拓扑优化方法能够增强网络拓扑可靠性和抗问题；Azrina等[6]通过一种分布式拓扑控制技术从毁性，是提高MUWSN网络性能的有效手段，以传感器电池能量方面考虑，对无线传感器网络能耗收稿日期：2014—07—21；修回13期：2015．01．20基金项目：国家自然科学基金资助项目(61301159)；江苏省自