基于分簇的水下传感器网络覆盖保持路由算法

在基于分簇架构的水下传感器网络（Underwater Sensor Networks ,UWSNs）中,当簇首以单跳或多跳的通信方式将数据传输至Sink节点时,由于簇首转发大量数据而负载过重,会过早耗尽能量而死亡,这将导致提前出现对监测区域的覆盖盲区。以改善覆盖效果为目标的LEACH-Coverage-U算法由于选举簇首的分簇方法具有随机性,也无法很好解决该问题。本文提出了一种水下传感器网络单跳覆盖保持路由算法（Single-hop Coverage-Preserving Routing Algo-rithm ,SCPR）,首先定义了覆盖冗余度（Coverage Redundancy ,CR）,然后根据该度量来选举簇首,最终以单跳方式直接将数据传送至Sink节点。为减少簇首能耗并获得更高的网络覆盖率,本文还提出一种多跳覆盖保持路由算法（Multi-hop Coverage-Preserving Routing Algorithm ,MCPR ）,簇首之间通信时优先考虑父节点中CR较高的簇首作为其下一跳路由,以多跳路由将数据传送至Sink节点。仿真结果表明,与LEACH-Coverage-U算法相比,SCPR、MCPR算法避免了其选举簇首时的随机性,提高了网络覆盖率,降低了网络能耗,延长了网络生命周期。     

全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法

水下传感器网络常常需要传感器网络能满足对监测区域全覆盖的需求,这直接反映了网络的服务质量(QoS)。为尽量延长网络全覆盖时间,本文提出了一种全覆盖需求的水下传感器网络覆盖保持算法(Full-coverage Required Coverage-preserving Algorithm,FCCP)。首先,通过构建覆盖集的方法选举根节点,覆盖集的每个元素根据覆盖需求部分或完全覆盖该节点的感知区域;然后,使网络中的冗余节点休眠,节点选择其覆盖冗余度最高的父节点作为下一跳节点,形成树形路由;最后,节点通过多跳方式将采集的数据发送至Sink节点。与以全覆盖为目标的能量感知覆盖保持分层式路由协议(Energy-aware Coverage-preservingHierarchical Routing Protocol,ECHR)相比,FCCP算法减少了网络能耗,延长了实现全覆盖的网络生存期。