發(fā)布時(shí)間：2020-12-11 23:24

　　水聲通信網(wǎng)絡(luò)使用聲波進(jìn)行通信,在海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警、海下資源勘探、AUV（Autonomous Underwater Vehicle）等水下航行器的實(shí)時(shí)控制以及軍事作戰(zhàn)指揮等方面有著廣泛的應(yīng)用前景,是實(shí)現(xiàn)水下節(jié)點(diǎn)信息傳輸和交互的主要方式。組建高性能的水聲通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一是研究出高質(zhì)量的媒體接入控制協(xié)議（MAC協(xié)議）。MAC協(xié)議主要解決多個(gè)節(jié)點(diǎn)共享一條鏈路時(shí)信道資源的分配問(wèn)題,設(shè)計(jì)合理高效的水聲MAC協(xié)議對(duì)于水聲通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展尤其重要。然而由于水聲通信時(shí)延長(zhǎng)、帶寬窄、節(jié)點(diǎn)能量有限等特點(diǎn),使得MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)面臨很大的困難和挑戰(zhàn)。本論文的主要工作在于針對(duì)水聲通信傳播時(shí)延長(zhǎng)、吞吐量低、節(jié)點(diǎn)碰撞多等特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種利用傳播時(shí)延的并發(fā)傳輸MAC協(xié)議（PD-DCT協(xié)議）。協(xié)議的基本思想是:提出利用傳播時(shí)延的并發(fā)傳輸條件,在接收節(jié)點(diǎn)處為每個(gè)節(jié)點(diǎn)建立并發(fā)傳輸表,通過(guò)一對(duì)節(jié)點(diǎn)握手建立連接實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)隙內(nèi)無(wú)碰撞地并發(fā)傳輸數(shù)據(jù),減少握手次數(shù)的同時(shí)降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骄鶗r(shí)延和能量損耗,并且提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量和信道利用率。在Aqua-sim平臺(tái)上通過(guò)C++和OTCL腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)PD-DCT協(xié)議... 

【文章來(lái)源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２所示，而水聲通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)參考ＩＯＳ／ＯＳＩ模型以及ＩＥＥＥ??

通信收發(fā)設(shè)備復(fù)雜，成本較高。??ＴＲＡＭＡ協(xié)議：ＴＲＡＭＡ協(xié)議｜４＜｜是較早提出的分配型ＭＡＣ協(xié)議，該協(xié)議將物理??信道分成多個(gè)時(shí)隙，如圖２．３所示的信道時(shí)隙分配圖，每個(gè)時(shí)間幀都分為分配接入??（傳輸時(shí)隙）和隨機(jī)接入（信令時(shí)隙）兩個(gè)部分，節(jié)點(diǎn)通過(guò)對(duì)這些時(shí)隙的復(fù)用為數(shù)??據(jù)信息和控制信息提供通信通道。???傳輸時(shí)隙?分配時(shí)隙胃切換時(shí)隙??＜?分配接入??隨機(jī)接入一？??圖２．３?ＴＲＡＭＡ協(xié)議信道時(shí)隙分配圖??ＳＭＡＣＳ協(xié)議：ＳＭＡＣＳ協(xié)議［４４］是一種分配型協(xié)議，它結(jié)合ＦＤＭＡ和ＴＤＭＡ技術(shù)??分配信道，將特有的通信頻率分配給每一對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)用于數(shù)據(jù)傳輸，不同節(jié)點(diǎn)之間??的頻率互不干擾，避免了由于節(jié)點(diǎn)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)而產(chǎn)生的碰撞。節(jié)點(diǎn)對(duì)分配頻率的??方法為：節(jié)點(diǎn)在啟動(dòng)時(shí)往共享信道中廣播一個(gè)邀請(qǐng)信息，目的是通知鄰居節(jié)點(diǎn)建立??連接，鄰居節(jié)點(diǎn)接收到邀請(qǐng)信息后，與發(fā)送邀請(qǐng)信息的節(jié)點(diǎn)相互交換信息，協(xié)商好??兩者之間的通信頻率和使用的時(shí)隙。如果發(fā)送邀請(qǐng)信息的節(jié)點(diǎn)接收到多個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)??的邀請(qǐng)反饋，則選擇最先應(yīng)答的節(jié)點(diǎn)，與之建立通信鏈路。??ＳＢＭＡＣ協(xié)議：ＳＢＭＡＣ?（智能阻塞ＭＡＣ）協(xié)議根據(jù)環(huán)境變量動(dòng)態(tài)確定傳輸??和重傳機(jī)制來(lái)盡量減少數(shù)據(jù)的傳輸次數(shù)

包的傳輸時(shí)間，這樣的時(shí)隙劃分可以確保網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)能夠在同一個(gè)時(shí)隙內(nèi)??收到控制包，從而檢測(cè)當(dāng)前信道是否有數(shù)據(jù)正在進(jìn)行傳輸，節(jié)點(diǎn)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果決??定是否需要退避來(lái)防止數(shù)據(jù)包之間的沖突。下圖２．４為Ｓｌｏｔｔｅｄ－ＦＡＭＡ協(xié)議的流程圖，??Ｓｌｏｔｔｅｄ－ＦＡＭＡ協(xié)議在數(shù)據(jù)發(fā)送前先通過(guò)ＲＴＳ／ＣＴＳ與接收節(jié)點(diǎn)建立握手連接，握手成??功后才能發(fā)送ＤＡＴＡ數(shù)據(jù)包，并且在數(shù)據(jù)包傳輸完畢后反饋ＡＣＫ包紿發(fā)送節(jié)點(diǎn)來(lái)確??認(rèn)數(shù)據(jù)是否成功接收。??／?：?：?：?；?＼??時(shí)隙長(zhǎng)度??＾?？；??ｊ?ＣＴＳＪ，ＤＡＴＡ，＿｛）?＼?ＡＣＫ＾??發(fā)送節(jié)點(diǎn)丨??；??ｒｎｐｘ?＿＿；＿＿ｊａ＿??＼?＼ｃｔｓｕ，?ＡＣＫ？＿ｙ??接收節(jié)點(diǎn)〇?ｉｊｔｕｘ?：????■Ｖ???ｉ?；?Ｖ．?ｉ?｜???丨?＼、、丨??發(fā)送節(jié)點(diǎn)２：?＼?＼ｒｒ????！—丨丨丨丨、Ｉ?！????＼?＾???發(fā)送節(jié)點(diǎn)３丨?＾ｎＴ丨?退避丨??？?????，??￣￣－?■—－－■■??乂?Ｍ?ｙ??圖２．４?Ｓｌｏｔｔｅｄ－ＦＡＭＡ協(xié)議流程圖??如上圖所示，當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的時(shí)候，不管什么類(lèi)型的數(shù)據(jù)包都需??要等到下一個(gè)時(shí)隙開(kāi)始時(shí)刻才發(fā)送，當(dāng)節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到信道中有數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)入接收模式??并接收數(shù)據(jù)。在Ｓｌｏｔｔｅｄ－ＦＡＭＡ協(xié)議中


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