本文關(guān)鍵詞：水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：不同于陸地上的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)通常依賴(lài)無(wú)線電傳輸,由于衰減低和傳播距離遠(yuǎn)的特性,水下通信普遍采用聲波作為傳輸媒介。然而,由于聲波傳播速度慢,通信會(huì)引入較長(zhǎng)的傳播時(shí)延,這會(huì)嚴(yán)重降低吞吐率；水下傳輸過(guò)程中的能量消耗遠(yuǎn)高于接收過(guò)程；此外,不良的水下環(huán)境條件,例如,浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、誤碼率高、間歇性聯(lián)通等特性,都構(gòu)成了水下網(wǎng)絡(luò)通信的一系列挑戰(zhàn)。根據(jù)已有的觀察,我們通過(guò)以下幾個(gè)方面來(lái)提供可靠的高效傳輸：(1)預(yù)測(cè)并降低沖突與重傳；(2)使用優(yōu)化的MAC調(diào)度策略,使水下傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信。本文首先考察了DOTS協(xié)議,該協(xié)議使用被動(dòng)獲得的本地信息(鄰居節(jié)點(diǎn)延遲和他們預(yù)期的傳輸)來(lái)提高并發(fā)傳輸?shù)臋C(jī)會(huì)。但是,該協(xié)議并不能很好處理多個(gè)暴露終端或者隱藏終端節(jié)點(diǎn)同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)并發(fā)傳輸機(jī)會(huì)的情況,為此,本文提出改進(jìn)的ADOTS算法,該算法通過(guò)次傳輸接入主傳輸機(jī)制及主傳輸偵聽(tīng)信道時(shí)間策略來(lái)降低并發(fā)競(jìng)爭(zhēng)沖突的概率。其次,我們提出一個(gè)全新的水下MAC協(xié)議,UPMAC (Underwater Practical MAC protocol), UPMAC根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載將協(xié)議分為兩種不同模式(高低負(fù)載模式),并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的實(shí)時(shí)進(jìn)行切換來(lái)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。UPMAC在低負(fù)載時(shí)使用夾帶(Piggyback)技術(shù)來(lái)減少控制包的使用,同時(shí)縮短網(wǎng)絡(luò)的往返延遲。此外,由于在高負(fù)載模式下,UPMAC采用Receiver-initialed的方式發(fā)送數(shù)據(jù),能明顯降低數(shù)據(jù)沖突率,提高吞吐量。最后,我們使用Aqua-Sim模擬器實(shí)現(xiàn)UPMAC、ADOTS及多個(gè)其他已有協(xié)議,并設(shè)置多個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行性能對(duì)比與分析,大量的仿真結(jié)果顯示,本文設(shè)計(jì)的協(xié)議能夠在隨機(jī)和Sea Swarm拓?fù)渲卸寄塬@得較好的性能。
【關(guān)鍵詞】：水下聲波傳感器網(wǎng)絡(luò) MAC協(xié)議 Aqua-Sim
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP212.9;TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 本文研究背景8
• 1.1.1 本文研究意義8
• 1.2 水下傳感器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介8-11
• 1.2.1 水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)8-10
• 1.2.2 水聲與陸地傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)別10-11
• 1.2.3 水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場(chǎng)景11
• 1.3 本文研究工作目的及本文結(jié)構(gòu)11-12
• 2 水下傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究12-21
• 2.1 水下物理層特性12-15
• 2.1.1 水下聲波信道12-13
• 2.1.2 水下聲傳播特性13-14
• 2.1.3 商業(yè)和研究領(lǐng)域調(diào)制解調(diào)器14-15
• 2.2 水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議15-21
• 2.2.1 頻分復(fù)用16-17
• 2.2.2 碼分復(fù)用17
• 2.2.3 基于時(shí)間策略17-20
• 2.2.4 本文要解決的問(wèn)題20-21
• 3 DOTS算法分析及改進(jìn)21-31
• 3.1 DOTS設(shè)計(jì)思想21-23
• 3.1.1 DOTS整體框架21
• 3.1.2 DOTS詳細(xì)介紹21-23
• 3.2 DOTS分析23-25
• 3.2.1 DOTS適用性23-24
• 3.2.2 DOTS暴露的問(wèn)題24-25
• 3.3 DOTS改進(jìn)25-31
• 3.3.1 DOTS改進(jìn)方法25-29
• 3.3.2 改進(jìn)后的算法ADOTS29-31
• 4 UPMAC協(xié)議的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)31-48
• 4.1 UPMAC協(xié)議原理32-38
• 4.1.1 UPMAC協(xié)議概要介紹32-33
• 4.1.2 UPMAC協(xié)議詳細(xì)描述33-38
• 4.2 UPMAC協(xié)議分析38-48
• 4.2.1 模式轉(zhuǎn)化和吞吐量分析38-40
• 4.2.2 沖突避免策略40-41
• 4.2.3 案例分析：Sea Swarm41-42
• 4.2.4 仿真代碼分析42-48
• 5 仿真與結(jié)果分析48-57
• 5.1 仿真環(huán)境48-49
• 5.2 仿真參數(shù)設(shè)置49-50
• 5.3 仿真拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)50-51
• 5.4 仿真結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析51-57
• 5.4.1 吞吐量51-53
• 5.4.2 剩余能量53-54
• 5.4.3 端到端延遲54-55
• 5.4.4 數(shù)據(jù)包大小和編碼率55-57
• 結(jié)論57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 附錄A 水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類(lèi)及特性62-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況63-64
• 致謝64-65

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1 趙懷坤;林岳松;郭云飛;;多聲傳感器異步融合算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年12期

2 李瑞;肖文;姚東;許秉時(shí);;光纖聲傳感器的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[J];光電工程;2009年06期

3 李春洪;顧鴻;趙曉東;;作戰(zhàn)仿真中水聲傳感器的建模與集成[J];計(jì)算機(jī)仿真;2011年02期

4 孫志潔;張學(xué)磊;;被動(dòng)聲傳感器組網(wǎng)的若干應(yīng)用問(wèn)題[J];電聲技術(shù);2011年06期

5 鄭國(guó)鋒;任新敏;馮浩楠;崔麗娟;;一種適用于高壓氣體管道的次聲傳感器[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2012年22期

6 王彪;陳艷;;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)的方法研究[J];實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù);2013年06期

7 張宏滔,陸佶人,童峰;一種節(jié)省能量的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)與協(xié)議[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào);2005年03期

8 徐海英;繆長(zhǎng)宗;劉小廷;林長(zhǎng)圣;;光纖聲傳感器的實(shí)驗(yàn)研究[J];物理實(shí)驗(yàn);2006年08期

9 謝斌;薛晨陽(yáng);張文棟;熊繼軍;張斌珍;陳尚;;硅微仿生矢量水聲傳感器研制[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年05期

10 金勇杰;傅歷光;焦長(zhǎng)兵;;基于震動(dòng)和聲傳感器的戰(zhàn)場(chǎng)偵察系統(tǒng)構(gòu)想[J];黑龍江科技信息;2007年23期

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1 智升科;;光纖聲傳感器[A];全國(guó)第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

2 郭泉;楊亦春;;消除次聲傳感器一致性誤差的方法研究[A];2008年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

3 姚偉;紀(jì)新明;劉全;黃宜平;;小型紅外吸收光聲傳感器對(duì)二氧化硫的檢測(cè)[A];第二屆長(zhǎng)三角地區(qū)傳感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2006年

4 陶文鳳;包永強(qiáng);趙力;;一種用于水聲傳感器節(jié)點(diǎn)的改進(jìn)節(jié)能算法[A];2012'中國(guó)西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集(Ⅰ)[C];2012年

5 房棟;李宇;尹力;黃海寧;;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究與實(shí)現(xiàn)[A];2009年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)交流暨水聲學(xué)分會(huì)換屆改選會(huì)議論文集[C];2009年

6 邱勛林;朱伽倩;夏鐘福;沈紹群;張冶文;;用作硅基微型聲傳感器的Si_3N_4/SiO_2雙層駐極體膜微型化后的電荷穩(wěn)定性[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

7 周躍海;曾X;童峰;;一種水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)初始化方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)水聲學(xué)分會(huì)2013年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

8 侯文魁;丁向輝;林京;;Mach-Zehnder干涉型光纖聲傳感器的3×3耦合器檢測(cè)算法研究[A];2007年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

9 白晶;韓亮;;反潛CGF系統(tǒng)中吊聲傳感器的建模方法[A];中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)第五次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨2006年全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 金韋 摘譯;貓狗恐嚇器[N];電子報(bào);2003年

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1 吳東方;Sagnac干涉式光纖聲傳感器及其定位技術(shù)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

2 陶建成;結(jié)構(gòu)聲輻射預(yù)測(cè)中的振動(dòng)和近場(chǎng)聲傳感器布放研究[D];南京大學(xué);2008年

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1 劉鳴濤;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

2 郭泉;次聲傳感器及次聲檢測(cè)技術(shù)研究[D];山東科技大學(xué);2009年

3 杜巍;無(wú)源聲傳感器網(wǎng)目標(biāo)概率定位算法[D];杭州電子科技大學(xué);2009年

4 邢達(dá)波;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)路由算法仿真研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 余飛偉;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)平臺(tái)前置機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

6 郝政偉;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可靠傳輸技術(shù)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

7 李曉文;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

8 李永翠;水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)分簇協(xié)議的研究[D];大連海事大學(xué);2014年

9 胡濱;三維水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)分辨率數(shù)據(jù)重構(gòu)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

10 潘文利;基于混合傳輸?shù)乃晜鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)生命周期延長(zhǎng)策略的研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2009年

  本文關(guān)鍵詞：水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：331469