张美燕,蔡文郁,郑晓丹,周丽萍

(1.浙江水利水电学院 电气工程系,杭州 310018;2.杭州电子科技大学 电子信息学院,杭州 310018)

随着海洋资源勘探与环境调查需求的不断升级,近几年来,水下无线传感器网络UWSNs(Underwater Wireless Sensor Networks)的研究与应用逐渐表现出了快速增长的趋势[1]。水下无线传感器网络可为研究全球二氧化碳循环、全球气候变暖、海流环流规律、海底地震监测、军事反潜等应用提供技术支撑,因此受到了广大学者和工业界的关注[2]。相比较于陆地无线通信环境,具有水体信道复杂多变、水声通信受限较多等约束,因此设计拓扑可扩展和能量高效均衡的水下无线传感器网络路由服务具有非常大的挑战性[3]。

无线电通信在水中具有快速衰减性,因此在水下环境中通常采用声通信方式,但是水声通信具有通信带宽小、传输速度低、传播时延大等缺点。而且,除了一些固定在水面或锚定在海底的节点,水下传感器节点往往会随着水流/海流的影响而被动移动,从而导致了高度动态的三维网络拓扑结构。在此环境下,传统的无线传感器网络路由协议需要定期更新路由信息,从而导致过高的通信开销。再者,水下传感器节点几乎都是由电池供电的,在水下恶劣环境中几乎不可能重新充电或更换电池,因此水下无线传感器网络的数据传输服务必须考虑传感器节点的能耗效率[4-5]。综上所述,水下无线传感器网络的以上特殊特性使得设计高效合适的路由协议异常困难。……