2] 下面完整的介紹一個實(shí)施例：
[0043] 1)在監(jiān)測海域中，隨機(jī)均勻部署若干無線傳感器節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)的疏密程度和 探測屬性可根據(jù)特定場景、特定的應(yīng)用程序自行控制，其節(jié)點(diǎn)部署方式如圖1所示，Sensor 代表傳感器節(jié)點(diǎn)，部署到不同深度的位置，Sink代表基站，部署在水面上。
[0044] 此路由協(xié)議所描述的工作原理是在實(shí)際水下探測區(qū)域部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳 感器，應(yīng)用程序根據(jù)需求，請求水下傳感器收集和上傳某種屬性的數(shù)據(jù)。在基站中，設(shè)置集 合緩存CAH存儲節(jié)點(diǎn)上傳輸數(shù)據(jù)，傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)置閾值β、緩存丨品=、數(shù)據(jù)變化因子 αatt。完整的流程圖如圖2所不。
[0045] 在基站設(shè)置緩存CAH用來存儲節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，CAH定義為
.
.定義為一個向量，即：
[0047] 其中，
表示傳感器節(jié)點(diǎn)UVsn感興趣的屬性，一個傳感器節(jié)點(diǎn)可以裝備一個 或多個設(shè)備，用來探測一種或多種感興趣的屬性：
記錄了標(biāo)識為
的傳感 器節(jié)點(diǎn)^^最近一次上傳到水面基站的探測數(shù)據(jù)，
也被存儲在傳感器節(jié)點(diǎn)UVsn 的存儲器中，用來和新探測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，看新探測到的數(shù)據(jù)是否顯著變化。
[0048] 2)節(jié)點(diǎn)部署后，初始化整個水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：從基站往下廣播HELLO包，基站 的跳數(shù)HC(SN)初始化為0,接收HELLO包節(jié)點(diǎn)為基站的相鄰節(jié)點(diǎn)，即下一層節(jié)點(diǎn)，其HC為 1，依次類推，初始化所有節(jié)點(diǎn)的跳數(shù)。初始化時，無數(shù)據(jù)包傳送，因此，基站中CAH和節(jié)點(diǎn)中 緩存都初始化時置空。
[0049] 3)若節(jié)點(diǎn)接收到基站的請求后，傳感器節(jié)點(diǎn)收集應(yīng)用所需的數(shù)據(jù)。
[0050] 4)根據(jù)特定應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)的精度要求或?qū)?shí)時數(shù)據(jù)的要求，設(shè)置符合應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)變化因子閾值a #，確定需要上傳的信息包是數(shù)據(jù)包或INFORM包。
[0051] 5)確定信息包后選擇中繼節(jié)點(diǎn)。根據(jù)特定水域的水流模型或經(jīng)驗(yàn)值，在節(jié)點(diǎn)中設(shè) 置閾值β。根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法，若選擇g值（即信道質(zhì)量參數(shù)）范圍在（β Xg，-〇 中節(jié)點(diǎn)作為候選中繼節(jié)點(diǎn)，從候選中繼節(jié)點(diǎn)中選擇上一層g值最大節(jié)點(diǎn)與上次數(shù)據(jù)傳輸中 繼節(jié)點(diǎn)作比較，選擇g值大的為本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)。
[0052] 6)進(jìn)行信息包上傳。
[0053] 7)若中繼節(jié)點(diǎn)是基站，則信息包上傳結(jié)束；否則，繼續(xù)往上選擇中繼節(jié)點(diǎn)，直至， 信息包上傳到基站節(jié)點(diǎn)。
[0054] 基站接收到傳感器節(jié)點(diǎn)收集數(shù)據(jù)后，通過無線電的方式上傳到服務(wù)上，應(yīng)用程序 可通過特定服務(wù)獲取數(shù)據(jù)信息。
[0055] 為了便于進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面分別介紹一下各算法的偽代碼。
[0056] 算法1是中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法偽代碼：
[0057] 算法1中繼節(jié)點(diǎn)選擇偽代碼：


[0061] 中繼節(jié)點(diǎn)選擇算法中，輸入是集合Gm7sft，包含所有回復(fù)PONG包節(jié)點(diǎn)和對應(yīng)的g 值，輸出是選為本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)nvgy。傳感器節(jié)點(diǎn)探測到新數(shù)據(jù)，需要上傳時， 經(jīng)過算法1選擇，得到下一跳中繼節(jié)點(diǎn)。
[0062] 算法2是基于接收到EPING算法偽代碼：
[0063] 算法2基于接收EPING算法偽代碼：

[0066] 算法2中，輸入是一個EPING包，輸出是一個PONG包?；诮邮盏紼PING算法確 定一個傳感器節(jié)點(diǎn)接收EPING后，是否需要回復(fù)PONG包。若g值不在范圍（β Xg，-〇內(nèi)， 則無需回復(fù)PONG包，否則，回復(fù)PONG包。
[0067] 算法3是數(shù)據(jù)包上傳算法偽代碼：
[0068] 算法3數(shù)據(jù)包上傳偽代碼：
[0069]

[0071] 算法3中，輸入是當(dāng)前傳感器節(jié)點(diǎn)探測到數(shù)據(jù)姆I胃sa、.節(jié)點(diǎn)緩存數(shù)據(jù)職、預(yù) 先設(shè)定變化因子aa&，輸出是一個INFORM包或數(shù)據(jù)包。根據(jù)之前在節(jié)點(diǎn)中設(shè)置的變化因子 a a&和數(shù)據(jù)包的改變量，使用算法3確定需要上傳的是數(shù)據(jù)包或是INFORM包。當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn) 接收INFROM包或數(shù)據(jù)包時，會回復(fù)ACK給發(fā)包節(jié)點(diǎn)，確認(rèn)已經(jīng)接收。使用逐層貪婪的方式， 將數(shù)據(jù)包或INFORM包上傳到基站。
[0072] 本發(fā)明的有益效果是：在CARP路由協(xié)議基礎(chǔ)上提出一種優(yōu)化路由協(xié)議E-CARP，從 高效節(jié)能的角度出發(fā)，優(yōu)化CARP路由協(xié)議，提出一種更加高效節(jié)能的路由協(xié)議E-CARP。其 中，E-CARP路由協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)初始化沿用CARP的思想，而在中繼節(jié)點(diǎn)選擇和數(shù)據(jù)包的傳送上 進(jìn)行了改進(jìn)：
[0073] 第一、選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)時，減少PING-PONG冗余控制信息包，上一次數(shù) 據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)和所有g(shù)(nvsn)值在范圍（β Xg(U)，〇〇)內(nèi)的相鄰節(jié)點(diǎn)都回復(fù)PONG 包，范圍之外的相鄰節(jié)點(diǎn)無需回復(fù)PONG包，減少部分PONG包冗余。而且，數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié) 點(diǎn)的選擇程序不是每一次都是必須更新的，再次使用前一段時間使用的數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn) 可能更加合適。這種策略將顯著減少網(wǎng)絡(luò)中的PONG控制信息包的數(shù)量，從而減少水下傳 感器網(wǎng)絡(luò)能量消耗。
[0074] 第二、數(shù)據(jù)包重用：在兩個相鄰的時間片段內(nèi)，監(jiān)測海域環(huán)境變化相對穩(wěn)定情況 下，探測數(shù)據(jù)在一定閾值范圍內(nèi)變化時，某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用程序依然能夠很好的工作。而 大多數(shù)情況，探測數(shù)據(jù)只會在小范圍內(nèi)變化，探測數(shù)據(jù)輕微的變化對一些不需要高精度數(shù) 據(jù)的應(yīng)用程序來說價值不大。以INFORM包代替部分變化范圍在閾值之內(nèi)數(shù)據(jù)包上傳，從而 減少整個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包傳送，減低傳感器網(wǎng)絡(luò)的耗能。
[0075] 第三、通過減少冗余PING-PONG控制包和提高數(shù)據(jù)包重用率，很大程度上減少水 下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)傳送中的能量消耗，延長了整個水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 生命周期。為水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提供了一種高效節(jié)能的路由協(xié)議。以便人類更好探索海 洋。
[0076] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或者直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān) 的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)的具體步驟如 下： 步驟1 :每當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)nv,。廣播一個PING控制信息包時，計算與節(jié)點(diǎn)nv相鄰的傳 感器節(jié)點(diǎn)的信道質(zhì)量參數(shù)g(nvj值； 步驟2 :上一次數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)巧所有g(shù)(nvj值在范圍（βXg(co)，cx〇內(nèi) 的相鄰節(jié)點(diǎn)都回復(fù)PONG包，其中，闊值β是范圍在0-1之間的浮點(diǎn)數(shù)，g(w)是上一次最 優(yōu)的節(jié)點(diǎn)的信道質(zhì)量參數(shù)值； 步驟3 :在所有g(shù)(nvj值在范圍（βXg(w)，〇〇 )內(nèi)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，選擇g(nvj值最 大的上一層節(jié)點(diǎn)UV,，若，則選擇UV,為當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)，否 貝1J，繼續(xù)使用上次中繼節(jié)點(diǎn)打。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，信息包上傳的具體 步驟如下： 步驟a:當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)uvg。收集到新數(shù)據(jù)包，與存儲在本地節(jié)點(diǎn)的上一次收 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較； 步驟b:若改變量小于設(shè)定的闊值則向中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送INFORM控制包；若改 變量大于設(shè)定的闊值α。&，則將數(shù)據(jù)包上傳，并將存儲在本地節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)更新為新收集的 數(shù)據(jù)U別 其中，INFORM控制包定義為：表示傳感器節(jié)點(diǎn) uvg。的ID標(biāo)識號，表示中繼節(jié)點(diǎn)wif的ID標(biāo)識號，肥(uvj表示傳感器節(jié)點(diǎn)uvg。 的跳數(shù)，pid表示上一次上傳的數(shù)據(jù)包id,Lpkt表示數(shù)據(jù)包標(biāo)識集合，包括產(chǎn)生該數(shù)據(jù)包節(jié) 點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包節(jié)點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，信道質(zhì)量參數(shù) g(nvj值的計算公式如下： g(n〇 =goodness(nvJ+l/HC(nvJ 式中：g(nv,。）表示節(jié)點(diǎn)uvx和節(jié)點(diǎn)nv的通信質(zhì)量，肥(nv,。）表示傳感器節(jié)點(diǎn)nv,。的 跳數(shù)，goo化ess(nVsn) =Iq(uVx,nVsn)XIq(nVsn,uVz)，Iq(uVx,nvj代表節(jié)點(diǎn)uVx和節(jié)點(diǎn)nvsn 的鏈路質(zhì)量，lq(nv,。, 代表節(jié)點(diǎn)nv,。和節(jié)點(diǎn)uv,的鏈路質(zhì)量，uv,是nu,。的相鄰節(jié)點(diǎn)中 具有最佳的鏈路質(zhì)量的傳感器節(jié)點(diǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，中繼節(jié)點(diǎn)接 收到INFORM包回復(fù)ACK包，表示正確接收INFORM包。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，根據(jù)地區(qū)、季節(jié)水流 端急和緩慢的程度，更新闊值β的大小。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，在基站設(shè)置緩存CAH用來存儲節(jié)點(diǎn)上傳的數(shù)據(jù)，CAH定義為CAH= {ca/iw，sJ，定義為一個向量， 即：其中，示傳感器節(jié)點(diǎn)uvjg興趣的屬性，一個傳感器節(jié)點(diǎn)可W裝備一個或多 個設(shè)備，用來探測一種或多種感興趣的屬性；參數(shù)記錄了標(biāo)識為城的傳感器 節(jié)點(diǎn)UVg。最近一次上傳到水面基站的探測數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種改進(jìn)的CARP路由協(xié)議，其特征在于，選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)的具體步驟如下：步驟1：每當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)nvsn廣播一個PING控制信息包時，計算與節(jié)點(diǎn)nvsn相鄰的傳感器節(jié)點(diǎn)的信道質(zhì)量參數(shù)g(nvsn)值；步驟2：上一次數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)和所有g(shù)(nvsn)值在范圍(β×g(ω)，∞)內(nèi)的相鄰節(jié)點(diǎn)都回復(fù)PONG包，其中，閾值β是范圍在0-1之間的浮點(diǎn)數(shù)；步驟3：在所有g(shù)(nvsn)值在范圍(β×g(ω)，∞)內(nèi)的相鄰節(jié)點(diǎn)中，選擇g(nvsn)值最大的上一層節(jié)點(diǎn)uvz，若則選擇uvz為當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)，否則，繼續(xù)使用上次中繼節(jié)點(diǎn)選擇最優(yōu)數(shù)據(jù)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)時，減少PING-PONG冗余控制信息包；進(jìn)一步的，提出一種數(shù)據(jù)包上傳算法，高效節(jié)能使用傳感器收集的數(shù)據(jù)。
【IPC分類】H04W40/22, H04W52/02
【公開號】CN105246123
【申請?zhí)枴緾N201510546938
【發(fā)明人】周長兵, 邢日良, 舒磊
【申請人】廣東石油化工學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年8月28日