HCAR: A Hybrid-Coding-Aware Routing Protocol for Underwater Acoustic Sensor Networks

计算机科学 计算机网络 路由协议 线性网络编码 区域路由协议 动态源路由 无线路由协议 多路径路由 网络数据包 分布式计算
作者
Yishan Su,Yini Xu,Zhifeng Pang,Yuru Kang,Rong Fan
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:10 (12): 10790-10801 被引量:45
标识
DOI:10.1109/jiot.2023.3240827
摘要

Because of the characteristics of the underwater acoustic sensor networks (UASNs), such as long propagation delay, narrow bandwidth, limited resources, and intermittent connectivity, the design of the routing protocol has always been the focus and difficulty in UASNs research. Most of the existing coding-based underwater routing protocols only use the error correction function of network coding to improve the reliability of data transmission, ignoring that the network coding can effectively optimize the performance of packet transmission. In this article, we propose a hybrid coding-aware routing protocol (HCAR). HCAR introduces interflow network coding and designs a new routing framework that combines reactive routing with opportunistic routing. It exhaustively explores potential coding opportunities in the network and proactively creates coding opportunities during the entire routing process, which enables HCAR to take full advantage of the broadcast nature of the wireless medium, thereby effectively reducing the number of transmissions. In addition, we design a new encoding method that does not rely on opportunistic listening, and thus avoids introducing excessive delay and overhead. The simulation results show that HCAR can effectively optimize the routing problem of the networks with multiple source nodes and a single sink node, further reducing the transmission overhead while ensuring reliability. We also implemented the key mechanism of the HCAR protocol to verify its feasibility through sea tests.

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