文档介绍：东南大学
硕士学位论文
多跳中继式水声通信网的MAC层协议研究与实现
姓名:王毅
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:郭延芬
20090101
摘要水声通信网由于可以弥补传统海洋探测技术的诸多不足,在海洋信息采集、环境监测、灾难预报、协助导航、战术监督等民用军事领域有着重要的应用价值。然而,水声信道的长传播延迟、可用带宽窄、强时变、多径复杂等特点给水声通信网的研究带来了巨大的挑战。目前,水声通信网的研究重点主要集中在物理层、数据链路层和网络层。数据链路层的硬愎叵档侥芊癯浞掷稀有的水声信道资源,阈榈纳杓萍负跤跋炝送绺鞲龇矫娴男阅埽热缧诺览寐省⑼延迟、公平性、能量有效性等。虽然无线网络中有许多成熟的阈椋撬嵌疾荒苤苯应用于水声通信网中,因此,必须针对水声通信网的特点,精心设计相应的阈椤1疚闹要研究了多跳中继式水声通信网的阈椋咛骞ぷ魅缦拢首先,分析了水声通信网的组成特点及其应用,并总结了当前国内外的研究现状。其次,分析了水声通信网的协议栈,讨论水声通信网拓扑结构的选择,结论是采用多跳中继式网络拓扑是水声通信网较好的选择。第三,介绍无线通信网的阈椋芙崴ㄐ磐鳰层协议的分类和当前阈议研究现状与面临的挑战。第四,针对水声通信网的特点,提出了两种适用于多跳中继式水声通信网的阈椋过⒎抡婺P停治隽肆街中榈男阅堋最后,论文的总结和结论以及对后续工作的展望。关键词:水声通信网,多跳,阈椋琌网络仿真
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球新签名:奎垦垒日期:辩,只至拯日期:冱塑东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明研究生签名:果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我~同工作的同志对本研究所做的仟何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相~致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布ǹ授权东南大学研究生院办理。
第一章绪论引言水声通信网的组成多跳中继式拓扑的扩展性要优于中心式拓扑,而相对单跳分布式拓扑能量有效性更好【。因此,本世纪是海洋的世纪,海洋是国家存在与发展的物质基础,是人类资源的宝库。近几十年来,随着世界各国对海洋开发和利用步伐的加快,水声通信网的研究备受关注。传统的海洋探测技术存在诸多不足】:受传感器等设备本身缒诖妗⒂才容量的限制,采集信息容量非常有限;采集的信息只能在采集设备被收同时获得,冈此不能实现实时监控,这对于环境监控和分布式海域战术监督等应用来说是非常不利的;当设备出现故障时只能等到设备被收同时才能知道,缺乏故障监控;受设备本身限制,探测范围有限,不能满足对海洋人范围的探测;不能对设备进行实时的重配置,岸上控制系统和监控设备之间不能实现交互,不能根据探测过程的进行和环境变化的需要对设备进行重配置。水声通信网由于可以弥补传统海洋探测技术的诸多不足,在环境监测、海洋勘探、灾难预报、军事监视、敌方目标跟踪等民用军事领域有着重要的应用。近几十年来,水声通信网已经成为世界各国的研究热点。然而,恶劣的海洋通信环境给水卢通信网的研究带来了巨大的挑战【俊5褪萋屎统ごúパ映是水声通信的特点,水卢信道可获得的带宽小于藕旁谒碌拇úニ俣戎挥/右,比无线电通信中电磁波痵的传播速度低五个数量级。事实上,在水下电磁波仅能以极低的频率谐ぞ嗬氪洌庑枰>奕说奶煜吆秃芨叩姆⑸涔β剩还獠ㄋ淙幻挥猩鲜缺陷,,因此,水下通信网人多是基于无线声波通信水声通信网的拓扑结构大致可以分为三类:中心式拓扑、单跳分布式拓扑、多跳中继式拓扑】。文的丁作主要是针对多跳中继式水声通信网,深入研究其阈椋ν忌杓剖视糜谒ㄐ网的高性能阈椤图湫退ㄐ磐淖槌伞
水声通信网的特点水声通信网一般由同定的水声传感器’说恪⒖梢贫淖灾魇剿潞叫衅鰽、水面网关节点组成。节点之间通过双向无线声信道进行通信,网关节点则同时配置有水声调制解调器和高速链路装置赡苁歉咂凳辗⑿呕⑸醺咂凳辗⑿呕⑽佬鞘辗⑿呕或者有线光缆Mü髦平獾髌魍兀夯暗憧梢院推渌麓ǜ衅鹘诘憬型ㄐ牛ü咚倭路,网关节点可以将水声通信网与远距离的船舶或者陆地上的控制中心连接起来。一个水卢通信网可以有多个网关节点,但是,一个典型的水声通信网实现一般只含有一个网关,如图所示。传感器节点负责采集数据,然后通过逐跳—.的方式将信息传送到网关节点,最后经由