[发明专利]一种应用于水声传感器网络的地理路由协议方法

说明书

本发明提供了一种应用于水声传感器网络的地理路由协议方法，每个节点获取邻居节点信息，计算平均期望转发次数，用于划分路由转发区域；每个中继节点根据节点度和丢包率的大小，将通信范围内的区域分为低丢包率区域，高丢包率区域和非转发区域，位于低丢包率区域的节点采用机会路由转发策略，位于高丢包率区域的节点采用泛洪转发策略，位于非转发区域的节点不参与转发数据包。本发明综合了机会路由转发策略和定向泛洪转发策略的优点，相比其他水声传感器网络路由协议，可明显减少能量消耗，降低丢包率和端对端延迟。

技术领域

本发明涉及本发明涉及水声传感器网络领域，尤其是一种应用于水声传感器网络的地理路由协议方法。

背景技术

水声传感器网络是一种很有前景的技术，将促进广泛的水上应用，由于恶劣的水下环境，面临着巨大的挑战和问题，如有限的带宽、节点移动、长传播延迟、三维部署、能量限制、昂贵的制造和部署成本；这些都限制着UASN路由协议的性能，因此，如何设计出高效率的水声路由协议成为关键。

地理路由协议是水声传感器网络的一种，地理信息路由协议的关键在于如何根据节点的地理信息选择下一跳邻居节点，以及在出现路由空洞时如何绕路；在复杂的水下环境中，节点具有一定移动性，更易于出现路由空洞；如何使路由协议在水下环境中更具灵活性成为挑战。

现有的地理路由协议采用的转发策略有机会路由转发策略和方向泛洪转发策略，而机会路由转发策略只让少数节点参与转发，每个节点参与转发数据包时都需延长一段时间，因此存在着端对端延迟高，计算量大的缺点；方向泛洪转发策略是限制性的泛洪转发策略，但其并不能完全克服泛洪转发策略能量消耗大，网络生存时间过短等缺点；因此，设计出针对复杂的水下环境，可以抑制机会路由转发策略和方向泛洪转发策略各自缺点的路由协议势在必行。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种应用于水声传感器网络的地理路由协议方法，该方法适应复杂的水下环境，并可实现高效数据路由。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种应用于水声传感器网络的地理路由协议方法，包括如下步骤；

S1，邻居信息获取：利用每个节点的广播和接收请求包来获取邻居节点的位置信息；

S2，计算ETX：通过接收请求包的个数来计算自身的ETX，计算得到的ETX被用于划分高丢包率区域和低丢包率区域；

S3，路由转发：节点采用分区域转发的方式将数据包从源节点路由到目的节点；根据转发偏离角公式求取θ值，来确定转发区域和非转发区域，再根据节点距离计算公式求取L值，来确定低丢包率区域和高丢包率区域，在低丢包率区域中的各节点采取机会路由转发方式，在高丢包率区域的各节点采用采取泛洪转发方式。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述转发偏离角公式为

将偏离角小于θ的区域划分为转发区域，大于θ的区域划分为非转发区域。其中θ_max，θ_min表示具有正向进度节点集合中的所有邻居节点的最大偏离角θ_max和最小偏离角θ_min，|S_PADV|为|S_PADV|集合中元素的个数，α由整个传感器网络的密度决定，α＝γM/D,其中M为传感器网络的总节点数，D为传感器网络的拓扑体积，γ为任意大于0的实数，α越大，θ随正向节点度的增加而减少的越快。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述节点距离计算公式为

其中Dist_min为距离最短的邻居节点，R_c为通信范围，表示平均期望转发次数，β由总体估计丢包率决定，β≥0,β越大，L随增加的越缓慢。