CN111278078B - 一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，步骤为：候选集与最优中继节点选择：基于深度和可持续性确定具有资格转发数据的候选中继集，利用多度量决策理论评估节点质量，进而分布式动态确定各个节点的最优中继点；动态更新：联合路径、节点度和剩余能量等因素实时更新路由信息，以此估计移动稀疏水声传感器网络投递的不确定性；数据转发：最高优先级节点转发数据，其余节点监听并等待，并在时间到期时决定是否转发的策略，直到数据包到达海面接收点；解决了水声传感器网络中由于节点部署稀疏和随机移动引起的通信空洞、低投递率和部分节点因过度使用造成的热点等诸多问题，提高了数据包投递率、链路持续性和能量负载均衡。
Description
技术领域
本发明涉及水声传感器网络、水声路由协议技术领域，尤其是一种移动稀疏 水声传感器网络自适应路由协议的实现方法。
背景技术
海洋是富饶而未充分开发的自然资源宝库，海洋资源的进一步发现、开发和 利用，对我国发展海洋经济、建设海洋强国具有重要的战略意义。目前通过卫星、 舰船和潜艇等技术无法长时间、近距离、无缝隙和实时地完成海洋资源勘测、海 洋环境监测和海域安全保障等重要任务。这些因素使得研制低成本和高可靠性的 水下无线传感器网络逐渐成为一个新的研究课题。水下无线传感器网络主要以声 波为无线传输的物理载体，通过散布在广阔水域的各类动态传感器节点收集信息， 集数据获取、传输、处理和融合等功能为一体，是分布式智能化的网络***，广 泛运用于海洋生物学、海洋勘探、深海考古学和军事战略监测等领域。
水声传感器网络在应用时，由于长期工作在水下，传感器节点必须具备高抗 压、防渗漏和防腐蚀能力，且节点的制造成本偏高，因此，在节点数量有限的情 况下，为了监视尽可能大的区域，水声传感器网络往往具有稀疏拓扑的特点。同 时，水流、重力、浮力、阻力和其他环境因素(潮汐、风暴、洋流和海洋生物) 导致水下传感器节点具备移动性、网络拓扑动态变化。移动稀疏水声传感器网络 的组织结构松散、中断概率高和路径损耗大等特性，以及水声信道传播速度慢、 多径效应、低带宽、高误码率等问题带来的高时延、通信“空洞”、低投递率等网 络问题亟待解决。目前的研究主要基于地理位置、深度和网络状态信息对路由协 议进行设计，在一定程度上提高了通信的可靠性和有效性，但不能很好地解决通信“空洞”问题，不适于移动稀疏水声传感器网络。面临诸多挑战，如何针对移动 稀疏水声传感器网络特征设计一个最大限度提高吞吐量和可靠性同时又能降低 功耗和传输时延的路由协议是解决问题的关键。
发明内容
本发明的目的在于解决由于节点部署稀疏和随机移动而引起的空白区域、低 投递率等路由问题，而提供一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现 方法，该方法根据节点的稳定度、链路的持续性和节点的能量成本等因素计算奖 励函数选择转发点，可实现网络路径最优化的中继点选择，降低时延、提高链路 可持续性和网络吞吐量。
实现本发明目的的技术方案是：
一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，包括如下步骤：
1)候选集与最优中继点选择：网络进行初始化，每个水下传感器节点向周 围邻居节点广播通信包(communication packet，CP)，收到CP的水下传感器节 点根据深度值和可持续度建立本地中继候选集；然后基于多度量决策理论评估中 继候选集中候选节点的质量，再根据质量分配候选节点发送数据包的优先级和建 立有序列表，最后确定最优中继点；
2)动态更新：由于水下传感器节点受到水流、重力、浮力、阻力和其他环 境因素作用而具备移动性，导致网络拓扑动态变化，通过CP的发送与接收对最 优中继点进行周期性更新，联合稳定性、可持续度和剩余能量评估候选节点质量 的因素的变化实时更新路由信息，重新分配候选节点优先权值和更新最优中继点；
3)数据转发：水下传感器节点收到上层或上一跳发送来的数据包后，将步 骤2)更新的最优中继点的ID***数据包并广播至候选集中所有节点，ID在每 一跳选择最优中继点时将更新替换，ID号不匹配的节点等待并监听，并在时间 到期时决定是否转发数据包，重复步骤1)-步骤3)，直到数据包到达海面接收 节点。
所述的候选集与最优中继点选择、动态更新和数据转发，交叉共存运行。
步骤1)中，所述的候选集与最优中继点选择，具体包括如下步骤：
1-1)CP的设计：中继点的选择对网络中数据传输的效率起着决定性的作用， 源节点依赖于其邻居的信息来确定合适的中继点，水下传感器节点定期向周围邻 节点广播CP，CP的结构包括：<邻节点ID，深度值，可持续度，剩余能量，时 间戳，生存周期>，接收到CP的水下传感器节点获取包结构中的信息建立中继 候选集、评估节点质量和确定最优中继点，CP结构中各字段功能如下：
邻节点ID：用于标识每个传感器节点；
深度值Ple(Sj)：是所有的水下传感器节点通过自身携带的压力传感器实时获 取和更新自己的深度，用于选择更靠近目的节点的候选集，解决路径长途绕道问 题；
可持续度：表示每个水下传感器节点继续转发数据包的能力，其基于节点度 计算链路可持续性，数据转发选择可持续度大的节点，降低稀疏网络路由中断概 率，水下传感器节点Sj的可持续度Con(Sj)计算公式如下：
上述公式(1)中，
表示节点Sj的节点度，即中继候选节点数，
表示节点Sj的邻居总数；
剩余能量：表示发送CP的节点当前剩余能量，用于计算邻节点转发数据包 的能量成本，水下传感器节点Si收到水下传感器节点Sj发送来的CP，首先读取 Sj的剩余能量，然后计算Sj转发数据包的能量成本，Sj转发数据包的能量成本 计算公式如下：
时间戳：网络中节点的连续移动导致高度的动态性，导致获取节点三维位置 信息困难，增加算法复杂度，故假设网络中节点时钟同步，时间戳用于估计水下 传感器节点Si和Sj间的距离，其估计距离值表达式为：
其中，v为水下声速，v＝1500m/s，
为Si节点收到CP当前时钟，
为 CP包中的时间戳，节点Si计算并保存当前时刻的估计距离值，用于在质量评估 阶段计算稳定性因子；
生存周期(TTL)：表示分组能够生存的最大路数，设置为1；
1-2)CP的接收处理：网络中任一水下传感器节点Si收到步骤1-1)设计的CP后，对收到的CP进行如下接收处理操作：
1-2-1)水下传感器节点Si收到邻节点Sj发送来的CP(Sj)，首先判断水下传 感器节点Sj是否属于候选集；
1-2-2)若水下传感器节点Sj属于候选集，则判断一个CP周期后，Sj新的 深度值Ple new(Sj)和新的可持续度
是否满足
若Sj新的深度值比Si小且可持续度大于0，则Si接收当前到达的CP(Sj)，否则， 则丢弃CP(Sj)，并将节点Sj从候选集中删除；
1-2-3)若水下传感器节点Sj不属于候选集，判断Ple(Sj)<Ple(Si)&Con(Sj)>0， 若满足此条件则接收当前到达的CP(Sj)，并将节点Sj***候选集中，若不满足 则直接丢弃CP(Sj)；
1-3)中继候选集的建立：基于深度值和可持续度来确定能够继续向目的节 点转发的候选中继集，假设Si为需要发送数据包的节点，其邻居集合为NN(Si)， 则Si的中继候选集为：
RC(Si)＝{Sj∈NN(Si)|Ple(Si)-Ple(Sj)>0,Con(Sj)>0} (4)
中继候选集的建立中，基于邻节点Sj发送来的CP(Sj)，获取Sj的深度值和 可持续度，然后将Si和Sj的深度值进行比较，并判断Sj的可持续度是否为正， 最后将深度值比Si小且可持续度大于0的邻节点Sj***中继候选集中，作为有 资格继续向目的节点发送数据包的中继点，深度值度量保证数据包沿自下而上的 方向传播，避免迂回传输导致高时延问题；又因可持续度基于节点度计算而得， Con(Sj)>0表明下一跳候选者至少存在一个中继候选节点，以此类推，可获得一 条到达目的节点的路径，确保了链路的可持续性，避免通信“空洞”问题。
1-4)质量评估：为了实现最优中继点优先转发数据包，当前节点对候选集 中的所有节点进行质量评估，构建奖励函数来评估所有节点的质量，对于节点Si， 其对应的候选集中的节点Sk的奖励函数Reward(Si,Sk)按以下公式计算：
其中，Con(Sk)为可持续度，
为能量成本，Sta(Si,Sk)为稳定性因子， 节点间相对稳定性为相邻时刻节点间距离相对传输半径的变化情况，其计算公式 如下：
Sta(Si,Sk)∈[0,1]，
为传感器节点Si的通信半径；
为相邻时刻Si、Sk间距离差，为了衡量相邻时刻节点间的稳定性，节点Si根据 缓存的估计距离值，计算相邻时刻节点间的路径变化，计算公式如下：
相邻节点连续时刻内相对稳定性越好，其稳定性因子越大；
节点根据奖励值为候选节点分配优先权值，奖励值越大，其优先权越高，有 序列表以候选节点ID储存，位于列表顶部的ID对应的节点优先级最高，确定 最优中继点为：
步骤2)中，所述的动态更新，具体包括如下步骤：
2-1)一个周期后，水下传感器节点Si收到邻节点Sj新的CP(Sj)；
2-2)Si获取邻居节点SjID；
2-3)判断步骤2-2)获取的邻居节点是否属于候选集，若属于，则读取该邻 居节点的深度值、可持续度；否则丢弃该节点；
2-4)判断Ple new(Sj)<Ple new(Si)，若满足则执行步骤2-5)，否则丢弃当前到达 的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-5)判断Con new(Sj)>0，若满足则进一步读取时间戳和剩余能量，否则丢弃 当前到达的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-6)根据步骤2-5)读取的时间戳和剩余能量，计算稳定性因子Sta(Si,Sk)和 能量成本
2-7)联合步骤2-5)的可持续度Con(Sk)和步骤2-6)的Sta(Si,Sk)
、
根据上述公式(5)更新Reward(Si,Sk)；
2-8)根据新的Reward(Si,Sk)，重新分配候选节点的优先权值，对列表进行重 排，最后确定新的最优中继点。
步骤3)中，所述的数据转发，具体包括如下步骤：
3-1)经过步骤1)和步骤2)的候选集与最优中继点选择和动态更新过程， 以实时的Reward(Si,Sk)度量分配节点的优先转发权，具有最大的Reward(Si,Sk)被选 为第一个转发点，其他候选节点等待并监听信道，若更高优先级节点已成功转发 数据包，则丢弃数据包，否则时间到期时执行转发任务，第k个优先级候选节点 等待时间为：
第k个优先级候选节点在k-1个更高优先级节点转发失败后才执行转发任务， 则需要等待前面k-1个节点的传播时间Tprop和处理数据包时间Tproc；
转发策略如下：
本发明提供的一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，该 方法充分考虑了应用场景的稀疏性和移动性，逼近水声网络的真实应用状态，具 有较高的实际应用价值；且邻居节点要满足Ple(Sj)<Ple(Si)&Con(Sj)>0才具有转 发资格，从而排除了高深度值节点和空洞区域节点；提出了稳定性因子、可持续 度和能量成本等概念指标，通过各个节点根据奖励函数分布式动态确定自己的最 优转发节点，实现网络性能及经济效益最优化的路由中继选择。
附图说明
图1为移动稀疏水声传感器网络结构图；
图2为一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
根据建立的移动稀疏水声传感器网络结构，如图1所示，该网络结构包括水 下传感器节点、海面浮标通信节点以及水声链路，传感器节点以不同深度稀疏部 署在水下三维空间内，且在水流、重力、浮力、阻力和其他环境因素(潮汐、风 暴、洋流和海洋生物)的作用下随机移动，其功能是获取、传输、处理和融合数 据，并以多跳的形式通过水声信道将采集到的数据发送到海面浮标节点，海面通 信节点负责将收集到的数据转发给陆地数据处理中心。
一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，如图2所示，包 括如下步骤：
1)候选集与最优中继点选择：网络进行初始化，每个水下传感器节点周围 向邻居节点广播通信包(communication packet，CP)，收到CP的水下传感器节 点根据深度值和可持续度建立本地中继候选集；然后基于多度量决策理论评估中 继候选集中候选节点的质量，再根据质量分配候选节点发送数据包的优先级和建 立有序列表，最后确定最优中继点；
2)动态更新：由于水下传感器节点受到水流、重力、浮力、阻力和其他环 境因素作用而具备移动性，导致网络拓扑动态变化，通过CP的发送与接收对最 优中继点进行周期性更新，联合稳定性、可持续度和剩余能量评估候选节点质量 的因素的变化实时更新路由信息，重新分配候选节点优先权值和更新最优中继点；
3)数据转发：水下传感器节点收到上层或上一跳发送来的数据包后，将步 骤2)更新的最优中继点的ID***数据包并广播至候选集中所有节点，ID在每 一跳选择最优中继点时将更新替换，ID号不匹配的节点等待并监听，并在时间 到期时决定是否转发数据包，重复步骤1)-步骤3)，直到数据包到达海面接收 节点。
所述的候选集与最优中继点选择、动态更新和数据转发，交叉共存运行。
步骤1)中，所述的候选集与最优中继点选择，具体包括如下步骤：
1-1)CP的设计：中继点的选择对网络中数据传输的效率起着决定性的作用， 源节点依赖于其邻居的信息来确定合适的中继点，水下传感器节点定期向邻节点 广播CP，CP的结构包括：<邻节点ID，深度值，可持续度，剩余能量，时间戳， 生存周期>，接收到CP的水下传感器节点获取包结构中的信息建立中继候选集、 评估节点质量和确定最优中继点，CP结构中各字段功能如下：
邻节点ID：用于标识每个传感器节点；
深度值Ple(Sj)：是所有的水下传感器节点通过自身携带的压力传感器实时获 取和更新自己的深度，用于选择更靠近目的节点的候选集，解决路径长途绕道问 题；
可持续度：表示每个水下传感器节点继续转发数据包的能力，其基于节点度 计算链路可持续性，数据转发选择可持续度大的节点，降低稀疏网络路由中断概 率，水下传感器节点Sj的可持续度Con(Sj)计算公式如下：
上述公式(1)中，
表示节点Sj的节点度，即中继候选节点数，
表示节点Sj的邻居总数；
剩余能量：表示发送CP的节点当前剩余能量，用于计算邻节点转发数据包 的能量成本，水下传感器节点Si收到水下传感器节点Sj发送来的CP，首先读取 Sj的剩余能量，然后计算Sj转发数据包的能量成本，Sj转发数据包的能量成本 计算公式如下：
时间戳：网络中节点的连续移动导致高度的动态性，导致获取节点三维位置 信息困难，增加算法复杂度，故假设网络中节点时钟同步，时间戳用于估计水下 传感器节点Si和Sj间的距离，其估计距离值表达式为：
其中，v为水下声速，v＝1500m/s，
为Si节点收到CP当前时钟，
为 CP包中的时间戳，节点Si计算并保存当前时刻的估计距离值，用于在质量评估 阶段计算稳定性因子；
生存周期(TTL)：表示分组能够生存的最大路数，设置为1；
1-2)CP的接收处理：网络中任一水下传感器节点Si收到步骤1-1)设计的 CP后，对收到的CP进行如下接收处理操作：
1-2-1)水下传感器节点Si收到邻节点Sj发送来的CP(Sj)，首先判断水下传 感器节点Sj是否属于候选集；
1-2-2)若水下传感器节点Sj属于候选集，则判断一个CP周期后，Sj新的 深度值Ple new(Sj)和新的可持续度
是否满足
若Sj新的深度值比Si小且可持续度大于0，则Si接收当前到达的CP(Sj)，否则， 则丢弃CP(Sj)，并将节点Sj从候选集中删除；
1-2-3)若水下传感器节点Sj不属于候选集，判断Ple(Sj)<Ple(Si)&Con(Sj)>0， 若满足此条件则接收当前到达的CP(Sj)，并将节点Sj***候选集中，若不满足 则直接丢弃CP(Sj)；
1-3)中继候选集的建立：基于深度值和可持续度来确定能够继续向目的节 点转发的候选中继集，假设Si为需要发送数据包的节点，其邻居集合为NN(Si)， 则Si的中继候选集为：
RC(Si)＝{Sj∈NN(Si)|Ple(Si)-Ple(Sj)>0,Con(Sj)>0} (4)
中继候选集的建立中，基于邻节点Sj发送来的CP(Sj)，获取Sj的深度值和 可持续度，然后将Si和Sj的深度值进行比较，并判断Sj的可持续度是否为正， 最后将深度值比Si小且可持续度大于0的邻节点Sj***中继候选集中，作为有 资格继续向目的节点发送数据包的中继点，深度值度量保证数据包沿自下而上的 方向传播，避免迂回传输导致高时延问题；又因可持续度基于节点度计算而得， Con(Sj)>0表明下一跳候选者至少存在一个中继候选节点，以此类推，可获得一 条到达目的节点的路径，确保了链路的可持续性，避免通信“空洞”问题。
1-4)质量评估：为了实现最优中继点优先转发数据包，当前节点对候选集 中的所有节点进行质量评估，构建奖励函数来评估所有节点的质量，对于节点Si， 其对应的候选集中的节点Sk的奖励函数Reward(Si,Sk)按以下公式计算：
其中，Con(Sk)为可持续度，
为能量成本，Sta(Si,Sk)为稳定性因子， 节点间相对稳定性为相邻时刻节点间距离相对传输半径的变化情况，其计算公式 如下：
Sta(Si,Sk)∈[0,1]，
为传感器节点Si的通信半径；
为相邻时刻Si、Sk间距离差，为了衡量相邻时刻节点间的稳定性，节点Si根据 缓存的估计距离值，计算相邻时刻节点间的路径变化，计算公式如下：
相邻节点连续时刻内相对稳定性越好，其稳定性因子越大；
节点根据奖励值为候选节点分配优先权值，奖励值越大，其优先权越高，有 序列表以候选节点ID储存，位于列表顶部的ID对应的节点优先级最高，确定 最优中继点为：
步骤2)中，所述的动态更新，具体包括如下步骤：
2-1)一个周期后，传感器节点Si收到邻节点Sj新的CP(Sj)；
2-2)Si获取邻居节点SjID；
2-3)判断步骤2-2)获取的邻居节点是否属于候选集，若属于，则读取该邻 居节点的深度值、可持续度；否则丢弃该节点；
2-4)判断Ple new(Sj)<Ple new(Si)，若满足则执行步骤2-5)，否则丢弃当前到达 的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-5)判断Con new(Sj)>0，若满足则进一步读取时间戳和剩余能量，否则丢弃 当前到达的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-6)根据步骤2-5)读取的时间戳和剩余能量，计算稳定性因子Sta(Si,Sk)和 能量成本
2-7)联合步骤2-5)的可持续度Con(Sk)和步骤2-6)的Sta(Si,Sk)、
根据上述公式(5)更新Reward(Si,Sk)；
2-8)根据新的Reward(Si,Sk)，重新分配候选节点的优先权值，对列表进行重 排，最后确定新的最优中继点。
步骤3)中，所述的数据转发，具体包括如下步骤：
3-1)经过步骤1)和步骤2)的候选集与最优中继点选择和动态更新过程， 以实时的Reward(Si,Sk)度量分配节点的优先转发权，具有最大的Reward(Si,Sk)被选 为第一个转发点，其他候选节点等待并监听信道，若更高优先级节点已成功转发 数据包，则丢弃数据包，否则时间到期时执行转发任务，第k个优先级候选节点 等待时间为：
第k个优先级候选节点在k-1个更高优先级节点转发失败后才执行转发任务， 则需要等待前面k-1个节点的传播时间Tprop和处理数据包时间Tproc；
转发策略如下：
Claims (2)
1.一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)候选集与最优中继点选择：网络进行初始化，每个水下传感器节点向周围邻居节点广播通信包CP，收到CP的水下传感器节点根据深度值和可持续度建立本地中继候选集；然后基于多度量决策理论评估中继候选集中候选节点的质量，再根据质量分配候选节点发送数据包的优先级和建立有序列表，最后确定最优中继点；
2)动态更新：由于水下传感器节点受到水流、重力、浮力、阻力和其他环境因素作用而具备移动性，导致网络拓扑动态变化，通过CP的发送与接收对最优中继点进行周期性更新，联合稳定性、可持续度和剩余能量评估候选节点质量的因素的变化实时更新路由信息，重新分配候选节点优先权值和更新最优中继点；
3)数据转发：水下传感器节点收到上层或上一跳发送来的数据包后，将步骤2)更新的最优中继点的ID***数据包并广播至候选集中所有节点，ID在每一跳选择最优中继点时将更新替换，ID号不匹配的节点等待并监听，并在时间到期时决定是否转发数据包，重复步骤1)-步骤3)，直到数据包到达海面接收节点；
所述的候选集与最优中继点选择、动态更新和数据转发，交叉共存运行；
步骤1)中，所述的候选集与最优中继点选择，具体包括如下步骤：
1-1)CP的设计：中继点的选择对网络中数据传输的效率起着决定性的作用，源节点依赖于其邻居的信息来确定合适的中继点，水下传感器节点定期向周围邻居节点广播CP，CP的结构包括：<邻节点ID，深度值，可持续度，剩余能量，时间戳，生存周期>，接收到CP的水下传感器节点获取包结构中的信息建立中继候选集、评估节点质量和确定最优中继点，CP结构中各字段功能如下：
邻节点ID：用于标识每个传感器节点；
深度值Ple(Sj)：是所有的水下传感器节点通过自身携带的压力传感器实时获取和更新自己的深度，用于选择更靠近目的节点的候选集；
可持续度：表示每个水下传感器节点继续转发数据包的能力，其基于节点度计算链路可持续性，水下传感器节点Sj的可持续度Con(Sj)计算公式如下：
上述公式(1)中，
表示节点Sj的节点度，即中继候选节点数，
表示节点Sj的邻居总数；
剩余能量：表示发送CP的节点当前剩余能量，用于计算邻节点转发数据包的能量成本，水下传感器节点Si收到水下传感器节点Sj发送来的CP，首先读取Sj的剩余能量，然后计算Sj转发数据包的能量成本，Sj转发数据包的能量成本计算公式如下：
时间戳：假设网络中节点时钟同步，时间戳用于估计水下传感器节点Si和Sj间的距离，其估计距离值表达式为：
其中，v为水下声速，v＝1500m/s，
为Si节点收到CP当前时钟，
为CP包中的时间戳，节点Si计算并保存当前时刻的估计距离值，用于在质量评估阶段计算稳定性因子；
生存周期：表示分组能够生存的最大路数，设置为1；
1-2)CP的接收处理：网络中任一水下传感器节点Si收到步骤1-1)设计的CP后，对收到的CP进行如下接收处理操作：
1-2-1)水下传感器节点Si收到邻节点Sj发送来的CP(Sj)，首先判断水下传感器节点Sj是否属于候选集；
1-2-2)若水下传感器节点Sj属于候选集，则判断一个CP周期后，Sj新的深度值Ple new(Sj)和新的可持续度
是否满足
若Sj新的深度值比Si小且可持续度大于0，则Si接收当前到达的CP(Sj)，否则，则丢弃CP(Sj)，并将节点Sj从候选集中删除；
1-2-3)若水下传感器节点Sj不属于候选集，判断Ple(Sj)＜Ple(Si)&Con(Sj)＞0，若满足此条件则接收当前到达的CP(Sj)，并将节点Sj***候选集中，若不满足则直接丢弃CP(Sj)；
1-3)中继候选集的建立：基于深度值和可持续度来确定能够继续向目的节点转发的候选中继集，假设Si为需要发送数据包的节点，其邻居集合为NN(Si)，则Si的中继候选集为：
RC(Si)＝{Sj∈NN(Si)|Ple(Si)-Ple(Sj)＞0,Con(Sj)＞0} (4)
中继候选集的建立中，基于邻节点Sj发送来的CP(Sj)，获取Sj的深度值和可持续度，然后将Si和Sj的深度值进行比较，并判断Sj的可持续度是否为正，最后将深度值比Si小且可持续度大于0的邻节点Sj***中继候选集中，作为有资格继续向目的节点发送数据包的中继点；
1-4)质量评估：构建奖励函数评估所有节点的质量，对于节点Si，其对应的候选集中的节点Sk的奖励函数Reward(Si,Sk)按以下公式计算：
其中，Con(Sk)为可持续度，
为能量成本，Sta(Si,Sk)为稳定性因子，节点间相对稳定性为相邻时刻节点间距离相对传输半径的变化情况，其计算公式如下：
Sta(Si,Sk)∈[0,1]，
为传感器节点Si的通信半径；
为相邻时刻Si、Sk间距离差，为了衡量相邻时刻节点间的稳定性，节点Si根据缓存的估计距离值，计算相邻时刻节点间的路径变化，计算公式如下：
相邻节点连续时刻内相对稳定性越好，其稳定性因子越大；
节点根据奖励值为候选节点分配优先权值，奖励值越大，其优先权越高，有序列表以候选节点ID储存，位于列表顶部的ID对应的节点优先级最高，确定最优中继点为：
步骤2)中，所述的动态更新，具体包括如下步骤：
2-1)一个周期后，水下传感器节点Si收到邻节点Sj新的CP(Sj)；
2-2)水下传感器节点Si获取邻居节点SjID；
2-3)判断步骤2-2)获取的邻居节点是否属于候选集，若属于，则读取该邻居节点的深度值、可持续度；否则丢弃该节点；
2-4)判断Ple new(Sj)＜Ple new(Si)，若满足则执行步骤2-5)，否则丢弃当前到达的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-5)判断Con new(Sj)＞0，若满足则进一步读取时间戳和剩余能量，否则丢弃当前到达的CP(Sj)，并删除有序列表中的Sj的ID；
2-6)根据步骤2-5)读取的时间戳和剩余能量，计算稳定性因子Sta(Si,Sk)和能量成本
2-7)联合步骤2-5)的可持续度Con(Sk)和步骤2-6)的Sta(Si,Sk)、
根据上述公式(5)更新Reward(Si,Sk)；
2-8)根据新的Reward(Si,Sk)，重新分配候选节点的优先权值，对列表进行重排，最后确定新的最优中继点。
2.根据权利要求1所述的一种移动稀疏水声传感器网络自适应路由协议的实现方法，其特征在于，步骤3)中，所述的数据转发，具体包括如下步骤：
3-1)经过步骤1)和步骤2)的候选集与最优中继点选择和动态更新过程，以实时的Reward(Si,Sk)度量分配节点的优先转发权，具有最大的Reward(Si,Sk)被选为第一个转发点，其他候选节点等待并监听信道，若更高优先级节点已成功转发数据包，则丢弃数据包，否则时间到期时执行转发任务，第k个优先级候选节点等待时间为：
第k个优先级候选节点在k-1个更高优先级节点转发失败后才执行转发任务，则需要等待前面k-1个节点的传播时间Tprop和处理数据包时间Tproc；
转发策略如下：
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