【摘要】：傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中如果要根據(jù)業(yè)務(wù)需求修改網(wǎng)絡(luò)配置,需要逐一對所有設(shè)備進(jìn)行修改,這十分繁瑣且容易出錯。近年來SDN(Software Defined Network,軟件定義網(wǎng)絡(luò))技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)中逐漸成熟,SDN技術(shù)具有結(jié)構(gòu)靈活,便于升級等優(yōu)點(diǎn),有助于改善網(wǎng)絡(luò)的諸多性能。本文提出了一套基于SDN的水下通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議框架并通過OPNET完成框架的建模。本文首先介紹了水聲通信網(wǎng)絡(luò)中的若干MAC層協(xié)議,并基于OPNET完成了對物理層和MAC層的建模,提出了對信號傳輸中碰撞的模擬機(jī)制。接下來討論了SDN技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容以及當(dāng)前水下SDN網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展,針對現(xiàn)有架構(gòu)的缺陷,在考慮實際需求的基礎(chǔ)上提出了一套新的水下SDN通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。新結(jié)構(gòu)引入了SDN的思想,將路由層分離為路由計算及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊,同時又考慮了水聲網(wǎng)絡(luò)的實際情況,于節(jié)點(diǎn)內(nèi)保留了路由計算模塊用于組網(wǎng)并建立控制通道。為了實現(xiàn)NFV(網(wǎng)絡(luò)虛擬化)功能,節(jié)點(diǎn)內(nèi)設(shè)有多個轉(zhuǎn)發(fā)模塊和MAC模塊并允許這些模塊并行運(yùn)行以保證控制信息和數(shù)據(jù)信息共用信道且相互隔離。節(jié)點(diǎn)內(nèi)還設(shè)有SDN控制模塊,承擔(dān)了部分SDN功能并負(fù)責(zé)管理節(jié)點(diǎn)內(nèi)并行運(yùn)行的模塊。為了驗證框架有效性,本文基于OPNET實現(xiàn)了對框架內(nèi)各個模塊的建模并進(jìn)行了整體仿真。仿真結(jié)果表明該框架很好地實現(xiàn)了預(yù)定設(shè)計目標(biāo),具有自主組網(wǎng),支持NFV,靈活修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),靈活變更節(jié)點(diǎn)功能,支持同時運(yùn)行多種應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。此外由于框架內(nèi)各模塊間耦合較小,各個模塊替換容易,使得框架具有充足的改進(jìn)潛力。
【圖文】：

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文環(huán)境中信號傳播延時長的特點(diǎn)。(2) 帶寬范圍窄在水下環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)之間只能通過聲波來傳遞信號。而聲波在傳輸過程中主要損失：擴(kuò)展損失和吸收損失。擴(kuò)展損失指的是節(jié)點(diǎn)發(fā)出的信號在擴(kuò)散過程中由于散而造成的損失，僅由傳播距離決定。而吸收損失指的是聲波能量被水吸收所造耗。通常來講，聲波頻率越大，吸收損失也越大，聲波的傳播范圍越小。這使得法使用很高頻率的聲波進(jìn)行通信，限制了水聲通信的可用帶寬。此外，，水聲信號還受到換能器帶寬的限制[3]。

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文1.3 水聲通信網(wǎng)的組成水聲通信網(wǎng)通常隨著應(yīng)用的變化而變化。但是一般來講，水聲通信網(wǎng)通常由幾類節(jié)點(diǎn)組成：固定節(jié)點(diǎn)、可移動的自主水下航行器 AUV (Autonomous Underwater Vehicle)以及位于水面的網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)[7]。固定節(jié)點(diǎn)、AUV 與水面節(jié)點(diǎn)之間通過雙向水聲信道互相進(jìn)行通信。各節(jié)點(diǎn)和 AUV 都有聲音調(diào)制解調(diào)器，而網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)既能夠與水聲通信網(wǎng)中的固定傳感器和 AUV 進(jìn)行通信，也可以與外界節(jié)點(diǎn)（例如岸上節(jié)點(diǎn)，衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)等）通過主干網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速率通信。水聲傳感器節(jié)點(diǎn)和 AUV 負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)、融合信息，然后利用多跳的方式將信息傳送給水面網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。水面網(wǎng)關(guān)將信息發(fā)送給中繼站，中繼站再將信息發(fā)送給主干網(wǎng)絡(luò)[8]。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.3

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