本文關(guān)鍵詞：基于漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)的GPSR路由協(xié)議設(shè)計與仿真

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【摘要】：超短波通信是指利用30~300MHz波段的無線電波進行信息傳輸,其波長在1~10米之間,主要依靠地波傳播和空間波視距傳播。整個超短波的頻帶寬度有270兆赫,是短波頻帶寬度的10倍。由于頻帶較寬,因而被廣泛應(yīng)用于電視、調(diào)頻廣播、雷達探測、移動通信、軍事通信等領(lǐng)域。海洋漁船超短波通信是指利用27.5~39.5MHz波段的無線電波進行漁船間的通信及近海漁船與岸臺之間通信,其波長為10.91-7.59米。這一波段是短波的高段和超短波的低段,是我國漁船通信的寶貴頻譜資源,具有唯一性。國家已建設(shè)超短波(近海)通信網(wǎng),主要由78座無人值守基站和相應(yīng)的遠程通信控制中心及近海船臺組成,為近海作業(yè)的17萬多艘漁船提供通信服務(wù)。目前,漁船超短波通信存在的主要問題主要包括:一是大量漁船聚集作業(yè)時,不可能為每一漁船用戶分配一個獨立的信道,造成通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信號擁塞,信息不能及時傳達,通信質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。二是除少數(shù)基站省份實現(xiàn)了省內(nèi)聯(lián)網(wǎng)外,上述基站并沒有實現(xiàn)全部聯(lián)網(wǎng),無法異地對基站進行管理,也無法利用異地基站和海上漁船進行超短波通信。解決上述問題的技術(shù)核心是建立適用于海上漁船超短波無線自組織網(wǎng)絡(luò)。無線自組織網(wǎng)絡(luò)(mobile ad-hoc network,簡稱Ad Hoc網(wǎng)絡(luò))主要采用無線電方式進行通信,是一種支持多跳通信、拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的對等網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點可以按需隨時組網(wǎng),在兩個節(jié)點無法直接通信時,其他節(jié)點可以作為中繼節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā),適合動態(tài)拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。目前,Ad Hoc技術(shù)逐漸成熟,已成為近幾年的研究重點,為本研究建立漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)解決上述問題提供良好的理論依據(jù)和技術(shù)借鑒。將自組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與超短波通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合建立一個適合漁船通信的海上超短波自組織網(wǎng)絡(luò),此網(wǎng)絡(luò)不僅可以彌補海上超短波通信無法進行遠距離通信缺點,而且還可以提高網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量,更好地為近海作業(yè)的漁船提供可靠保障的通信服務(wù)。海上漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)是一個自組織、無中心、動態(tài)拓撲的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),節(jié)點必須具備有能夠路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的能力,因此,路由協(xié)議的選取與設(shè)計不僅是影響整個漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)性能的核心技術(shù),而且也是構(gòu)建海洋漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)之一。針對漁船無線通信帶寬窄,通信不穩(wěn)定等缺點,設(shè)計一個適合漁船超短波自組網(wǎng)絡(luò),提高漁船海上安全通信的路由協(xié)議尤為重要�，F(xiàn)今海上漁船都配有GPS定位系統(tǒng),利用GPS定位系統(tǒng)獲取出海作業(yè)漁船的地理位置信息�；谶@一有利因素,本文確定基于地理位置信息的GPSR路由協(xié)議作為研究對象。由于漁船通信具有隨機性、不穩(wěn)定性,對路由是否能夠快速建立、通信可靠性等要求較高,本文需在傳統(tǒng)的GPSR路由協(xié)議基礎(chǔ)上對其進行設(shè)計與改進,并用MATLAB和OPNET仿真軟件進行仿真,驗證改進后協(xié)議的工作性能。本文從兩個方面分別提出兩種改進算法,第一種從節(jié)約船只的電力資源角度出發(fā),提出基于分簇的GPSR改進協(xié)議;第二種從優(yōu)化貪婪算法和轉(zhuǎn)發(fā)路徑的角度出發(fā),提出基于左(右)手法則的GPSR改進協(xié)議。采用MATLAB對GPSR協(xié)議和改進后的算法進行仿真對比,并對仿真對比結(jié)果進行分析。并得出以下結(jié)論:基于分簇的GPSR協(xié)議適合用于節(jié)點能量有限的網(wǎng)絡(luò),基于左(右)手法則的GPSR協(xié)議適合用于對穩(wěn)定性要求高、時延要求小的網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合漁船通信物理條件,選擇基于左(右)手法則進行系統(tǒng)性仿真。利用OPNET仿真軟件,模擬漁船工作環(huán)境,設(shè)計基于左(右)手法則的GPSR改進協(xié)議,并對漁船在不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模下的通信情況進行仿真,觀察GPSR協(xié)議的工作性能情況,對仿真結(jié)果進行分析,得出當(dāng)出海作業(yè)的船隊約由20艘左右,且運行速度在5m/s-15m/s范圍之內(nèi)的情況下,GPSR路由協(xié)議的綜合工作性能較好。
【關(guān)鍵詞】：海洋漁船通信 超短波自組織網(wǎng)絡(luò) GPSR路由協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.2;TN925
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-18
• 1.1 研究背景與意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 基于空洞現(xiàn)象GPSR路由協(xié)議的研究13
• 1.2.2 基于熱點路由問題GPSR協(xié)議的研究13-14
• 1.2.3 基于位置矢量的GPSR路由協(xié)議的研究14
• 1.2.4 GPSR路由協(xié)議基于其他問題的研究14-15
• 1.3 研究內(nèi)容15-16
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 基于地理位置信息的GPSR路由協(xié)議的研究概述18-23
• 2.1 概述18
• 2.2 GPSR協(xié)議具體內(nèi)容18-21
• 2.3 理論分析21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于分簇的GPSR改進路由協(xié)議23-33
• 3.1 協(xié)議的提出23-24
• 3.2 GPSR路由改進協(xié)議算法24-27
• 3.2.1 協(xié)議內(nèi)容24
• 3.2.2 條件假設(shè)24
• 3.2.3 簇頭的選舉優(yōu)化24-25
• 3.2.4 簇的建立階段25-26
• 3.2.5 數(shù)據(jù)的傳輸26-27
• 3.3 仿真及結(jié)果分析27-31
• 3.3.1 仿真工具27
• 3.3.2 仿真環(huán)境27
• 3.3.3 性能評價指標(biāo)27-28
• 3.3.4 仿真結(jié)果分析28-31
• 3.4 本章小結(jié)31-33
• 第四章 基于左（右）手法則的GPSR改進協(xié)議33-42
• 4.1 協(xié)議的提出33
• 4.2 GPSR協(xié)議改進算法33-36
• 4.3 仿真結(jié)果與分析36-39
• 4.3.1 仿真環(huán)境36
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析36-39
• 4.4 兩種改進協(xié)議的比較39-40
• 4.5 本章小結(jié)40-42
• 第五章 路由協(xié)議仿真模型設(shè)計與仿真42-56
• 5.1 協(xié)議的選擇42
• 5.2 仿真工具42-43
• 5.3 節(jié)點模型設(shè)計43-49
• 5.3.1 source_1 模塊設(shè)計43-45
• 5.3.2 gpsr_mode模塊設(shè)計45-47
• 5.3.3 收發(fā)數(shù)據(jù)模塊47-49
• 5.4 接口設(shè)計49-51
• 5.4.1 source_1 和gpsr_mode模塊間接口49-50
• 5.4.2 gpsr_mode和收發(fā)機模塊間接口50-51
• 5.5 仿真結(jié)果及分析51-55
• 5.5.1 仿真場景設(shè)置51
• 5.5.2 性能評價指標(biāo)51-52
• 5.5.3 仿真結(jié)果及分析52-55
• 5.6 本章小結(jié)55-56
• 第六章 小結(jié)56-58
• 攻讀碩士期間的研究成果58-59
• 參考文獻59-63
• 附錄63-70
• 致謝70

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 黃yN;曾孝平;;面向車載網(wǎng)絡(luò)改進的GPSR路由算法[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年36期

2 ;[J];;年期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 沈丹丹;基于漁船超短波自組織網(wǎng)絡(luò)的GPSR路由協(xié)議設(shè)計與仿真[D];上海海洋大學(xué);2016年

2 彭好佑;車載自組織網(wǎng)絡(luò)GPSR路由協(xié)議研究及算法改進[D];海南大學(xué);2013年

3 張宗正;車載自組織網(wǎng)絡(luò)GPSR路由算法的研究及改進[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號：1016646