水声传感器网络MAC协议UW-CSMA/CA的NAV优化

水声传感器网络UW-CSMA/CA协议依据源节点与目的节点间最大传播延时确定NAV,这将导致发生网络延时冗余问题,从而降低网络吞吐量。基于此协议,提出了一种根据节点实际距离计算NAV的AN-MAC协议。该协议根据节点间的实际传输距离计算出传播延时并存储在控制帧中,将节点间实际传播延时替换最大延时来计算NAV,可以有效减少网络冗余延时。为了提高仿真结果的有效性,在NS-Miracle仿真器中将Bellhop和世界海洋仿真系统WOSS相结合,对2种协议进行仿真和比较。结果表明,AN-MAC协议较UW-CSMA/CA协议在吞吐量和传输延时方面均有改善。     

基于水下无线传感器网络路由协议的仿真

水下环境的复杂特性是水下传感器网络(UWSN)设计路由协议时面临的挑战。为了在源节点和目的节点之间建立高效、可靠的传输路径,分别对基于压力的路由协议、节能型路由协议及基于矢量转发的路由协议进行论述和分析,对各种路由协议性能进行了评述。并采用Aqua-Sim仿真软件对基于矢量转发的VBF协议和HH-VBF协议进行了仿真分析。结果表明,HH-VBF协议在数据包传递率和平均剩余能量方面要优于VBF协议,该仿真验证了理论分析的正确性。     

基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议

近年来,水下物联网和海洋物联网已经成为一个热门的研究方向,水声传感器网络路由协议作为海洋物联网的重要组成部分也得到研究人员的广泛重视。因此在HH-VBF协议的基础上,提出一种基于矢量转发的节能型水声传感器网络路由协议——ES-HH-VBF协议。ES-HH-VBF协议在保留了将下一跳节点的位置信息作为计算节点转发因子的参考值的基础上,引入了节点剩余能量改进节点转发因子的计算方式,以此来均衡网络中的能量消耗;并且还将预设的距离阈值由HH-VBF协议中的固定值改为根据节点剩余能量变化的动态值,从而可以动态地控制数据冗余。为了验证ES-HH-VBF协议的性能,在水下传感器网络仿真器Aqua-Sim上对HH-VBF协议和ES-HH-VBF协议的性能进行了对比分析。仿真结果表明,随着节点发包间隔的增加,ES-HH-VBF协议的包传递率比HH-VBF协议的包传递率高4.2%左右,网络平均时延比HH-VBF协议低11.3%左右,网络平均能耗比HH-VBF协议低8.2%左右。通过对ES-HH-VBF 协议和HH-VBF协议的仿真实验分析可知,ES-HH-VBF协议在提高数据包传递率、降低平均能耗和降低平均延时方面具有较大优势。