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基于最短路径的水下无线光通信路由算法发布时间：2021-11-12T06:35:23.254Z 来源：《现代电信科技》2021年第12期作者：纪竟[导读] 现阶段，水下无线通信技术主要有以下几种实现方案：以声波为基础的水声通信，以可见光为基础的水光通信和以无线电为基础的射频通信。
以高传播速率为特点的水光通信是一种极具吸引力水下无线通信方案。
但由于水下环境中光波受吸收散射等影响，对光通信的传输距离产生限制。
因此，设计一种高效且节能的路由算法就成为了水光通信技术中一个不可忽视的问题。
本文提出了一种高效节能的最短路径路由协议，考虑当前节点邻域内的节点位置信息和能量信息。
纪竟（西南民族大学电子信息学院四川成都 610041）摘要：现阶段，水下无线通信技术主要有以下几种实现方案：以声波为基础的水声通信，以可见光为基础的水光通信和以无线电为基础的射频通信。
以高传播速率为特点的水光通信是一种极具吸引力水下无线通信方案。
但由于水下环境中光波受吸收散射等影响，对光通信的传输距离产生限制。
因此，设计一种高效且节能的路由算法就成为了水光通信技术中一个不可忽视的问题。
本文提出了一种高效节能的最短路径路由协议，考虑当前节点邻域内的节点位置信息和能量信息。
仿真结果显示，所提出的节能算法能够有效的延长网络生存期，提高网络能效。
关键词：水下无线通信；光通信；包投递率1.背景根据调查，地球上海洋总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，平均水深约3795米。
海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%[1]。
在这未知的海底世界里，蕴含着丰富的能量资源需要探索。
人们对于水下环境的探索越来越感兴趣，可用于如气候变化、海洋动物研究、石油钻机监测、监视和无人驾驶操作等各个领域。
水下无线通信（UWC）技术使海洋勘探系统得以实现。
现阶段，主要有三种水下无线通信技术：水声通信、射频技术以及水光通信[2]。
与声学方法和RF-EM方法相比，水下无线光通信（UOWC）具有最高的传输数据速率、最低的链路延迟和最低的实现成本。
水声传感器网络簇头分层通信模式路由算法马绅惟;刘广钟【摘要】Routing protocol plays a very important role in underwater acoustic sensor networks. Based on the traditional TEEN protocol, a new routing protocol named HCM-TEEN(Hierarchical Cluster-communication Model on TEEN) has been put forward. The improved algorithm sets a new threshold function on the basis of the process of cluster candidate and the cluster elimination, and then introduces a Hierarchical Cluster-communication model in the period of data transmission to optimize the routing process. The experiment by the Matlab proved that HCM-TEEN performed better than the traditional algorithm on the network lifetime and the network average residual energy.%路由协议在水声传感器网络研究领域中扮演着非常重要的角色。
基于传统的TEEN协议路由算法，提出了水声传感器网络中簇头分层通信模式的路由算法(HCM-TEEN)。
新算法从簇头候选与淘汰过程入手，设置新的阈值函数。
在簇头确定完成后，在数据传输阶段引入簇头分层通信模式，从距离和能量的角度上优化路由选择。
基于有效传输距离的水下无线光网络路由算法发布时间：2021-10-09T08:42:18.522Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第15期作者：代银康[导读] 近年来，水下无线光通信以其高带宽、低时延扩展、稳定、高速率等优点引起了极大关注。
然而光在水下传输范围和能量受限，需要高效节能的路由算法拓展其传输范围。
代银康西南民族大学电子信息学院，四川成都，610041摘要：近年来，水下无线光通信以其高带宽、低时延扩展、稳定、高速率等优点引起了极大关注。
然而光在水下传输范围和能量受限，需要高效节能的路由算法拓展其传输范围。
因此提出了基于有效传输距离路由（Effective transmission distance routing, ETDR）算法。
该算法通过计算所有候选节点的有效传输距离进行中继选择。
通过仿真实验表明，该算法可以显著降低路由能耗。
关键词：水下无线光网络，路由算法，路由能耗。
1．背景根据调查，地球上大约 97% 的水以海水的形式存在，在海洋下蕴藏着丰富的资源[1]。
水下通信技术对于海洋资源的开发、海洋环境监测、海洋灾害预警等至关重要[2]。
声信号因传输距离远、稳定性好、技术成熟等特点成为水下通信的主要方式。
然而，水声通信存在带宽低、速率低、多径效应、延迟扩展长等诸多缺点。
相对而言，水下无线光通信以其高带宽、低时延、稳定、高速率等优点成为替代方案[3]。
伍兹霍尔海洋研究所、北卡罗来纳州立大学等多家研究机构通过实验验证了水下无线光网络的可行性[4]。
水下光网络路由算法主要分为集中式和分布式路由算法。
在[5]中为UOWN提出了一种集中路由方案，该方案考虑了光束的水下传播特性。
在[6]中建议的基于最短路径的路由协议是为优化特定性能指标而量身定制的（例如，数据速率、BER、功耗）。
但集中式路由需要全局网络视图，这会导致整个网络的高信令开销和能耗。
因此Rawan等人开发了DS和DSS两种分布式全向路由协议[7]，以较高的端到端BER和延迟为代价提供了低复杂性。
水下声波通信网络的路由算法与传输控制技术第一章：引言水下声波通信是一种在海底进行的传输技术。
由于水下通信环境的复杂性，声波通信网络的路由算法和传输控制技术的研究成为了水下通信领域的一个热门研究方向。
本篇文章将着重解析水下声波通信网络的路由算法和传输控制技术的研究现状。
第二章：水下声波通信网络的组成和传输特性水下声波通信网络主要由声发射器、水声信号处理器、水声遥控器和水声接收器等设备组成，通过声波信号传输数据。
水下通信环境充满了噪声、信号衰减和多径传输等特性，使其传输效率受到很大的制约。
第三章：水下通信网络的路由算法在水下声波通信网络中，路由算法与传输控制技术是实现高效数据传输的两大关键技术。
传统的网络路由算法常常考虑节点间通信的带宽和距离，但在水下通信中，声波传输的特殊性质需要更加细致、复杂的网络管理策略。
目前，常用的水下网络路由算法主要有PEL宽度路由算法和SARA算法。
PEL宽度路由算法通过把网络分成一定宽度的层，来寻找尽可能短的路线，从而提高网络的吞吐能力。
SARA算法则是一种分层和基于状态的路由算法，它利用网络的历史信息进行资源分配和动态调整，以实现在动态的水下环境中达到最优路由。
第四章：水下通信网络的传输控制技术在水下声波通信网络中，传输控制技术是保证数据传输的关键。
基于TCP和UDP等协议的传统传输控制技术在水下环境下效果不佳，因此需要新的控制技术。
目前，水下网络传输控制技术的研究主要集中在两个方面：基于分组传输的传输控制技术和基于信令控制的传输控制技术。
前者主要是将数据分成多个数据包进行传输，并通过ACK确认，并采用数据包重传机制来处理数据传输过程中遇到的错误。
后者则是通过信令控制来保证数据传输的可靠性。
当前应用较多的传输控制技术有TIBORA、M-DFS、TCP-Sack等。
第五章：总结与展望水下声波通信网络的路由算法和传输控制技术是水下通信领域的核心技术之一。
当前，这两个方面的研究成果日益增多。
水声通信网络路由及MAC关键技术研究的开题报告一、研究背景和意义水声通信是一种在水下进行通信的技术，具有广泛的应用前景，如海底油气勘探、海洋环境监测、海洋科学研究等领域。
在实际应用中，由于水声通信网络受水下环境条件的影响，传输数据的带宽和传输距离均受到限制，因此需要对水声通信网络进行优化设计，以提高网络的性能。
其中，路由和MAC是水声通信网络中的关键技术，对网络的性能有着直接的影响。
因此，对水声通信网络路由及MAC关键技术进行研究有着重要的理论和实践意义。
二、研究内容本论文主要研究水声通信网络路由及MAC关键技术，具体研究内容如下：1. 水声信道特性分析首先，对水声信道的特性进行分析，包括传输损耗、多径效应、噪声和时变性等。
通过对水声信道特性的分析，可以更好地了解水声通信网络的性能局限性。
2. 水声通信网络路由算法设计其次，设计适用于水声通信网络的路由算法。
针对水声通信网络的特性，设计基于拓扑结构、节点能力等因素的路由算法，并考虑功率控制、路由优化等因素。
3. 水声通信网络MAC协议设计对水声通信网络的MAC协议进行设计，考虑多址访问、帧同步、信道接入等问题。
在设计MAC协议时，需要综合考虑水声信道的特性和网络结构的影响，以优化网络的性能。
4. 实验验证和性能评估通过仿真和实验验证，对所设计的路由和MAC算法进行性能评估和实验验证。
评估指标包括网络吞吐量、网络延迟、包丢失率等，并与已有的水声通信网络技术进行比较，以验证所设计算法的优越性。
三、研究方法和技术路线在实现上述研究内容时，将采用以下方法和技术路线：1. 数据收集与分析对水声信道的特性、水声通信网络的结构和性能等数据进行收集和分析，以获得数据的基础资料。
2. 设计路由和MAC算法根据水声通信网络的特性和要求，设计路由和MAC算法，并进行仿真验证。
3. 系统实现根据设计算法和仿真结果，进行系统实现和优化，并进行实验验证和性能评估。
四、预期研究结果及意义通过研究水声通信网络路由和MAC关键技术，可以得到以下预期结果：1. 提出一种适用于水声通信网络的路由算法，并对其进行仿真验证和实验验证。
基于水声通信的浮标网络路由协议的研究与实现第一章研究背景和意义随着人类对海洋资源的开发和利用，海洋观测技术逐步成熟。
浮标作为海洋观测的重要工具之一，它可以在海面上测量海洋的水温、海面高度、风速等信息，并将这些数据传输到岸上。
但是，目前浮标网络中存在着一些问题，例如网络不稳定、数据传输速度慢等。
基于水声通信的浮标网络路由协议是一种新型的网络通信方式，它可以在无线电波无法传达的海底环境中进行数据传输。
该协议具有网络稳定性高、传输速度快等优点，因此具有较高的研究和实现价值。
第二章浮标网络路由协议原理及实现方法2.1 水声通信原理水声通信是一种利用声波在水中传递信息的通讯方式。
传输信息时，发射机将电脉冲信号转化为声波信号，通过水中的媒介传输到接收机，在接收机上将声波信号转化为电脉冲信号，实现数据的传输。
水声通信的传输距离和传输速率受到一定的限制，但在海洋环境中广泛应用。
2.2 浮标网络路由协议原理基于水声通信的浮标网络路由协议是一种分层的路由协议，由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
其中，物理层主要负责数据的传输，数据链路层主要负责信道的控制、错误检测和纠错等，网络层实现数据在不同节点间的转发，传输层为应用层提供可靠的数据报文传输服务。
该协议在传输数据时，将数据压缩成数据包，并通过物理层的声波传输到目标节点，接收端通过数据链路层对数据包进行重组，并分发给上层节点。
2.3 浮标网络路由协议实现方法基于水声通信的浮标网络路由协议的实现需要使用一些特定的硬件和软件工具。
硬件方面，需要使用水声通信设备、浮标节点、控制节点等设备；软件方面，需要利用现有的网络协议和算法，例如路由协议、数据压缩算法等。
在实现过程中，需要考虑多个因素，例如网络拓扑结构、节点间的距离、传输速率等，以保证网络的稳定性和数据传输的可靠性。
第三章实验过程和结果分析3.1 实验环境实验采用基于水声通信的浮标网络路由协议，使用三个浮标节点和一个控制节点搭建网络。
一种基于能量均衡的水声通信网混合树路由算法摘要：水声通信网在军事、能源、自然灾害预防和处理等方面均具有巨大的应用潜力。
针对当前水声通信网按需路由算法存在网络开销大、能量不均衡的问题，提出了旨在改善网络整体性能的HTREB算法。
通过采用洪泛抑制与优先使用剩余能量均方差较大的节点进行路由查找，来减少控制分组的转发，并均衡节点能量。
基于Opnet软件进行了仿真。
结果表明，与现有按需路由算法相比，HTREB算法降低了网络开销8.08% ～29.32%、端到端平均能耗4.70% ～19.86%、平均端到端延时30.58% ～71.63%，延长了网络生存期29.61%以上。
因此，HTREB算法明显改善了系统的整体性能。
关键词：水声通信网；路由算法；网络开销；能量均衡；链路权值中图分类号：TN929.3，TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2015）01-Abstract：UACN have great application potential in military，energy source，prevention and treatment of natural disasters. The current on-demand routing algorithms have some problems such as high network overhead and unbalanced energy consumption. To solve these problems，HTREB algorithm issuggested to improve the total performance of the networks. Based on the flooding suppression，nodes with more residual energy is preferred to find the routing，and then to reduce forwarding of controlled packets and to balance the energy consumption between nodes. The algorithm is simulated based on the software Opnet. Results show that 8.08% ～29.32% of network overhead，4.70% ～19.86% of average end-to-end energy consumption，30.58% ～71.63% of the average end-to-end delay are reduced，compared to the currenton-demand routing algorithms. Furthermore，the network lifetime is prolonged by at least 29.61%. Therefore，the total performance of the system is evidently improved through our algorithm.Key words：UACN；Hybrid-tree Routing Algorithm；Network Overhead；Energy Balance；Link Weight0 引言水声通信网（UACN）是在一定水下区域内，通过固定或移动传感器节点获取水下信息，并对节点进行声学通信和组网，再以无线形式将信息传送到岸上控制中心的智能网络[1-2]。
