叶晓涵，李德识

(武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430072)

0 引 言

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks，UWSN)在环境监测、国防监控与海洋资源探测中有着广泛应用[1]，其中水下路由算法是实现UWSN网络连接和传输的关键技术之一[2]。

由于UWSN一般选用声信号作为传播媒介[3]，而声信号在水中的传播速度约为1500 m/s，使得水下通信面临传播时延长、多普勒效应明显等问题[4]，这为UWSN带来了严峻的挑战，并且陆地传感网路由不能直接被UWSN应用[5]，因此需要设计适合于UWSN的水下路由算法。

众多的水下路由算法所侧重关注的UWSN问题不同，如传输效率[6]、传输时延[7]等。水下节点能量资源紧张，节点充能或更换较为复杂，因此网络负载和能量的均衡性问题成为水下路由算法的关键问题之一[8]。

目前在UWSN领域中已有部分水下路由算法的研究成果，如文献[9，10]更多地关注了数据通信的效率问题，在报文转发时未能实现负载的均衡分配。在水下无线传感网领域关注负载均衡分配的算法中[11-13]，文献[11,12]通过集中式地获取全局的拓扑和负载信息，以平衡整体网络的能量消耗为目标，集中规划节点的负载分配，文献[13]中节点通过多次报文传递，调整源节点上传数据的速率，改善局部网络的拥塞情况。然而，由于UWSN节点很难使用定位功能得知全局拓扑分布信息[14]，且水下环境动态变化，全局信息多次更新同步会带来巨大的控制信令消耗[11,12]，而局部流量控制需要相邻近的节点多次交互负载信息，并通过多跳传递调整源节点速率[13]，水下声信号的长时延会使得频繁交互产生巨大的信道资源消耗和传输延时。……