Opportunistic Routing for Opto-Acoustic Internet of Underwater Things
水下物联网（IOUT）是一场技术革命，可能标志着科学，工业和军事水下应用的新时代。为了缓解恶劣的水下信道特性，本文将水声无线通信与光无线通信相结合，分别实现无处不在的控制和高速低延迟的组网性能。由于水下光无线通信（UOWC）的范围有限，它需要有效的多跳路由解决方案。在这方面，我们提出了一个基于扇区的路由选择（SectOR）协议。与传统的路由（TR）技术，单播数据包到一个唯一的中继，机会路由（OR）的目标是一组候选中继，利用广播性质的UOWC信道。OR提高了分组递送率，因为具有至少一个成功分组接收的可能性比传统单播路由中的可能性高得多。取决于单跳链路的性能表征，我们获得了各种本地和全球的指标来评估的候选集（CS）的健身和优先级的CS的成员。由于速率误差和距离波束宽度的权衡产生不同的候选集的差异，我们开发了一个候选过滤和搜索算法，通过扫描可行的搜索空间找到最佳的扇形覆盖区域。此外，混合声/光协调机制被认为是避免重复传输的继电器。数值结果表明，SectOR协议可以执行甚至比最佳单播路由协议在良好连接的UOWN。
2020-02-12 cs.NI eess.SP
A Survey on Underwater Acoustic Sensor Networks: Perspectives on Protocol Design for Signaling, MAC and Routing
水下声传感器网络（Underwater Acoustic Sensor Networks，UASNs）常用于海底/海洋空间的环境和工业传感，因此也被称为水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Networks，UWSNs）。水下传感器网络由于其物理层使用的是声信道而有别于其他传感器网络，因此需要对水下传感器网络的特性进行研究，如开放系统互连（OSI）模型中不同层次的声信道建模和协议设计等。这些网络中的每个节点作为传感器都需要与其他节点进行数据交换，然而声信道的复杂性给实际应用带来了挑战，尤其是在设计网络协议时。因此，基于上述案例，我们将在本文中审查的一般问题的设计的一个Urester。在这方面，我们首先描述了一个典型的3D UASN的网络架构，然后我们回顾了声学信道的特点和相应的挑战，最后，我们讨论了不同的层，如MAC协议，路由协议，和信号处理的应用层的UASN。
2019-03-25 cs.NI
Optimizing Underwater IoT Routing with Multi-Criteria Decision Making and Uncertainty Weights
针对水下移动传感器网络路由效率低、资源消耗大的问题，提出结合模糊SWARA多准则决策的路由优化方法，综合多网络特征选最优父节点，仿真验证性能优于现有方案，为水下IoT通信提供新方向。
2024-05-19 cs.NI
Expanding Boundaries: Cross-Media Routing for Seamless Underwater and Aerial Communication
本文针对水下与空中跨域通信需求，提出融合 AUV、USV 与机载节点的 bubble routing 跨介质路由协议，并通过 PDR 和端到端时延评估其性能。
2023-07-24 cs.ET cs.NI eess.SP
Energy Efficient Routing For Underwater Acoustic Sensor Network Using Genetic Algorithm
Vel Tech University（Vel Tech大学）；Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
在水声传感器网络中，能量可靠的数据传输是一项具有挑战性的任务。这是由于由过量噪声、特别长的传播延迟、高比特出错率、有限的带宽能力和干扰引起的声传输干扰。如何延长数据传输的寿命，是UWBER研究的重要课题之一。数据从源节点到目的节点的传输是一个复杂的课题。在过去的几年中，已经开发了许多路由算法，例如基于向量的转发和基于深度的路由。我们提出了一种基于遗传算法的优化方法，用于提高从源节点到目的节点的路由路径中数据传输的能量效率。
2022-04-25 cs.LG cs.NI cs.RO
A Reinforcement Learning-Based Telematic Routing Protocol for the Internet of Underwater Things
University of Extremadura（埃斯特拉曼杜拉大学）；University of Verona（威尼斯大学）
本文提出了一种基于强化学习的水下物联网远程路由协议RL-RPL-UA，通过动态目标函数优化网络性能，实验显示其在数据包交付率、能耗和网络寿命方面均优于传统方法。
2025-11-21 cs.AI cs.LG cs.NI
Comparative Analysis of Routing Protocols for Under Water Wireless Sensor Networks
水下无线传感器网络具有低带宽、高延迟、能量有限、节点浮动移动和高误码率等特点，与陆地传感器网络有很大的不同。这些特点给水下传感器网络的网络协议设计带来了挑战。近年来，已经为这些网络开发了几种路由协议。在比较和验证这些建议的性能方面的主要困难之一是缺乏一个共同的标准来模拟恶劣水下环境中的声传播。在本文中，我们分析了某些水下路由协议，如VBF，DBR，H2-DAB，QELAR等的演变，在他们的本地化技术，能量最小化特性和保持时间计算。每个协议的设计遵循一定的目标，即减少能源消耗，改善通信延迟，实现的鲁棒性和可扩展性等。本文探讨了水下传感器网络的设计和实现的主要方法和挑战。通过对所选协议的详细描述，了解了当前无线传感器网络路由层的研究方向。
2013-06-05 cs.NI
End-to-End Performance Analysis of Underwater Optical Wireless Relaying and Routing Techniques Under Location Uncertainty
本文研究位置不确定性下的水下光无线网络多跳通信，推导了自适应波束宽度下两种中继技术的端到端性能指标，提出集中式与分布式路由方案（LiPaR），通过仿真验证了多跳通信的优势。
2019-01-27 cs.NI cs.SY eess.SY
Fair and Throughput-Optimal Routing in Multi-Modal Underwater Networks
虽然声学通信已经被认为是几年来在水下通信的突出技术，但是其他技术也在开发中，例如，光学和射频电磁波。每种技术都有其自身的优点和缺点：例如，声学信号以kbit/s的比特率实现长距离通信，而光学信号提供Mbit/s的传输速率，但仅在短的发送器-接收器距离上。这种技术多样性可以通过多模式系统加以利用，这些系统整合了不同的技术，并提供情报，以决定在任何特定时间应该使用哪一种技术。在本文中，我们提出了一种新的路由协议的多模式节点的网络解决了这种智能的一个基本组成部分。该协议在任何给定时间对每个链路和每种技术中的流进行分布式决策，以便将数据包推向其目的地。我们的路由协议，防止瓶颈和公平地分配资源到不同的节点。我们通过模拟和现场实验分析了我们的协议的性能。结果表明，我们的协议成功地利用所有的技术来提供数据，即使在存在不完美的拓扑信息。为了允许复制我们的结果，我们分享了我们的模拟代码。
2016-11-14 cs.NI
SensIs - Underwater acoustic network for ice-monitoring
研究了低延迟水声网络通信路由问题。该应用程序正在监测北极海上作业的冰威胁-提供警告，使运营商能够对此类威胁做出反应。该方案产生相对较高的流量负载，网络应该有利于低延迟和足够的可靠性，而不是能量使用最小化。本文以梁伟等人于2007年提出的ICRP（Information-Carrying Based Routing Protocol）协议为基础。ICRP通过在没有路由信息可用时将数据有效载荷作为广播分组发送来获得单播路由路径。因此，可以在没有反应性信令延迟的成本的情况下递送数据。在本文中，我们探讨了一个稍微增强/适应ICRP的能力，量身定制的冰监测应用程序。通过仿真和海上实验，证明了该协议性能良好，可以管理应用程序的高流量负载-这提供了点对点链路提供足够的比特率和容量余量。
2016-04-08 cs.NI physics.ao-ph
Simulation of Underwater RF Wireless Sensor Networks using Castalia
我们使用水下信道的真实测量来模拟整个水下RF无线传感器网络，包括传播损伤（例如，噪声、干扰），无线电硬件（例如，调制方案、带宽、发射功率），硬件限制（例如，时钟漂移、传输缓冲器）以及完整的MAC和路由协议。结果应该是有用的设计集中式和分布式算法的应用程序，如监控，事件检测，定位和辅助导航。我们还解释了为了执行模拟而必须对Castalia进行的更改。
2016-04-12 cs.NI
Fault-Tolerant Backup Clustering Algorithm for Smart Connected Underwater Sensor Networks
针对水下传感器网络中簇形成能力差和簇头失效频繁的问题，提出了一种节能的分层拓扑感知分簇路由协议（EEHTAC）。本文针对EEHTAC操作开发了容错备份集群（FTBC）算法和多参数集群形成（MPCF）模型。MPCF模型通过整合多个参数来实现有效的聚类过程，从而解决了聚类形成性能差的问题。FTBC算法解决了CH频繁失败的问题，以避免数据传输中断。使用正常，高故障，高路由开销的网络场景的MPCF模型的性能进行了评估。用于此分析的性能指标是时间拓扑变化率（TTVR），CH负载分布（CLD）和集群稳定性（STB）。所获得的结果表明，以90秒的CH保留期操作实现了每轮更好的CH占空比，并且改善了MPCF过程，TTVR、CLD和STB的值分别为25.69%、55.56%和60%。基于FTBC的EEHTAC的性能相对于能量平衡的不平等分层聚类（EULC）协议进行了评估。用于该评估的性能指标是路由开销（Ω）、端到端延迟（Δ）、恢复的CH故障（CFR）、检测到的CH故障（CFD）、接收的分组（θ）和能量消耗（Δ）。参照获得的最佳值，EEHTAC证明了在Ω、Δ、CFR、CFD、θ和θ方面的性能分别比EULC变体提高58.40%、29.94%、81.33%、28.02%、86.65%和54.35%。实验结果表明，MPCF模型对簇形成性能是有效的，基于FTBC的EEHTAC协议可以有效地执行现有的CBR协议…
2022-03-04 cs.NI
Underwater Optical Wireless Communications, Networking, and Localization: A Survey
水下无线通信可以通过声波、射频（RF）和光波进行。与其带宽受限的声学和RF通信相比，水下光无线通信（UOWC）可以在低延迟水平上支持更高的数据率。然而，严重的水生通道条件（例如，吸收、散射、湍流等）对UOWC提出了巨大的挑战，并大大减少了可达到的通信范围，这需要有效的网络和本地化解决方案。因此，本文从以下几个方面对水下无线光网络的挑战、发展和前景进行了全面的综述：1）潜在的网络结构; 2）物理层问题，包括传播特性、信道建模和调制技术; 3）数据链路层问题，包括链路配置、链路预算、性能指标和多址接入方案; 4）网络层主题，包括中继技术和潜在的路由算法; 5）传输层主题，如连通性，可靠性，流量和拥塞控制; 6）应用层目标和最先进的UOWN应用程序，以及7）本地化及其对UOWN层的影响。最后，我们概述了开放的研究挑战，并指出了未来的方向，水下光无线通信，网络和本地化的研究。
2018-02-28 cs.NI
AMCTD: Adaptive Mobility of Courier nodes in Threshold-optimized DBR Protocol for Underwater Wireless Sensor Networks
在密集的水下传感器网络中，主要面临的问题是高误码率、传感器节点拓扑结构的不断变化以及数据传输的能量消耗。然而，水下无线传感器网络在海底管理、油藏管理、深海态势探测、水灾害防治等方面有着显著的应用前景。为了实现这些应用，忽视声学通信的局限性，如高延迟和低带宽是不可行的。在本文中，我们提出了自适应移动性的Cumber-optimized基于深度的路由（AMCTD），探索熟练的深度阈值的修正和实现最佳的权重函数，以实现更长的网络寿命。我们隔离我们的计划在3个主要阶段的权重更新，深度阈值变化和自适应移动的信使节点。在数据转发过程中，我们提供了一个改变阈值的框架，以应对网络的稀疏条件。我们最终进行了详细的模拟，以审查我们提出的方案的性能，并与其他两个显着的路由协议的网络寿命和其他重要参数的比较。仿真结果表明，该方案的性能优于其他技术，在UWSN领域接近最优。
2013-07-26 cs.IT cs.NI math.IT
RPLUW/M: Enabling RPL on the Internet of Underwater Things
本研究首次将基于 RPL 树的拓扑控制平台应用于水下物联网，提出 RPLUW 方法以支持节点移动性，通过灵活目标函数和决策系统提升网络寿命与效率。
2024-08-16 cs.NI math.OC
Distance energy based routing algorithm with priority handling for UWSN
水下传感器网络具有与陆地传感器网络不同的特点，因此为陆地传感器网络开发的路由协议并不适用于水下传感器网络。水下路由是通过底层网络结构和传感器节点的设计来理解的。因此，需要为UWSNs开发高效的路由协议。我们提出了一种基于路由因子（Rf）的路由方案，Rf是距离和剩余能量的函数。我们还定义了能量标度值，以合理化可用能量，从而将能量的异质性考虑在内。该算法通过计算每个相邻节点的Rf并选择具有最小Rf的节点作为转发节点来将分组从一个节点路由到另一个节点，从而在一组候选转发节点之间提供能量平衡机制。我们还包括在我们的算法中的优先级数据包转发的方式，以减少端到端的数据包之间的延迟，并在各自的节点。我们提出的路由算法的模拟表明，在网络的生命周期和发送的数据包的数量方面的改善。我们的模拟表明，在使用基于扇区的路由（SBR-DLP）分析时，寿命提高了2倍。
2014-11-15 cs.NI
Enhancing FANET Routing Resilience: A Fuzzy-Driven Bio-Inspired Approach and Its Quantitative Evaluation
College of Military Intelligence, Academy of Military Science（军事 intelligence 学院，军事科学院）
针对飞行自组网中无人机高动态导致的拓扑变化和链路不稳定问题，提出基于多因素优化的人工蜂群簇头选举算法和模糊逻辑的hello间隔控制器，并引入参数敏感性指数定量评估路由弹性。
2026-06-26 cs.NI
Bucket-brigade inspired power line network protocol for sensed quantity profile acquisition with smart sensors deployed as a queue in harsh environment
压力和温度剖面是油气井安全生产的关键数据。本文提出了一种桶旅启发的传感器网络协议，可用于从纳米级长达公里的结构中提取感测数据轮廓。讨论了PHY/MAC层。该协议最适合于低数据率交换的小固定大小的数据包，命名为桶，作为时域突发之间的高精度智能传感器部署为一个队列。只有一个协调器，这是不能直接访问的大多数传感器节点。协调器负责收集测量简档并将其发送到监督节点。不需要复杂的路由机制，因为网络拓扑是在部署过程中确定的。有许多应用需要传感器被部署为长队列，并且感测到的数据可以以低数据率传输。这种监测应用的示例是：神经连接的人工皮肤、油/气/水管道完整性、输电线塔完整性、（铁路）道路/高速公路照明和完整性、葡萄园或重新造林或种植园中的个性化监测、水下电信电缆完整性、油/气立管完整性、油/气井温度和压力分布等。为了稳定性和减少电磁干扰，有线网络是首选。此外，在一些恶劣的环境中，无线是不可行的。为了减少布线，可以在用于提供电力的同一电缆中进行通信。
2021-06-11 cs.NI
