發(fā)展海洋通信網(wǎng)絡(luò)對于建設(shè)我國海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)具有重大意義,特別是依托于水聲網(wǎng)絡(luò)的廣泛水下應(yīng)用場景,具有重要的國防軍事用途和潛在的經(jīng)濟(jì)價值。MAC層決定了信道的共享方式,致力于協(xié)調(diào)節(jié)點獲取有限的信道資源。由于水聲共享信道的獨特性,使得MAC協(xié)議設(shè)計對水聲網(wǎng)絡(luò)的整體性能有著非常重要的影響。然而,水下環(huán)境的復(fù)雜多變使得水聲網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計面臨著諸多困難與挑戰(zhàn)。隨機(jī)媒介接入控制協(xié)議因其快速接入、設(shè)計簡單的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于水聲網(wǎng)絡(luò)之中。由于缺乏握手信令的交互來調(diào)度有序的傳輸,節(jié)點競爭接入信道容易造成碰撞沖突。碰撞沖突引發(fā)數(shù)據(jù)重傳,不僅造成吞吐量性能的下降,還增大了時延和能耗開銷,因此需要引入一定的退避機(jī)制來降低碰撞沖突的概率�，F(xiàn)有的隨機(jī)媒介接入控制協(xié)議退避算法大多圍繞著陸地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究設(shè)計,由于水下環(huán)境與陸上無線環(huán)境差異顯著,無法將其直接應(yīng)用于水聲網(wǎng)絡(luò)中。而且,此類協(xié)議的退避算法設(shè)計普遍存在的另一個問題,退避策略的更新和選擇往往是出自經(jīng)驗性的,采取這種啟發(fā)式傳輸策略將使節(jié)點陷入概率匹配陷阱。為了解決這一問題,本文提出了一種概率匹配陷阱避免的隨機(jī)媒介接入控制協(xié)議。通過建立起非合作博弈模型,節(jié)... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

隱藏終端

第一章緒論7點C的存在。同理，節(jié)點C也無法知道節(jié)點A的存在，節(jié)點A、C互為對方的隱藏終端。當(dāng)節(jié)點A和節(jié)點C同時打算向節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)時，由于偵聽不到隱藏終端的存在，選擇發(fā)送，最后會因為同時到達(dá)而產(chǎn)生碰撞。由于碰撞沖突所引起的數(shù)據(jù)重傳，勢必增加額外的能量消耗，這對能量受限的水聲網(wǎng)絡(luò)來說，意味著節(jié)點壽命的減少與網(wǎng)絡(luò)生存周期的縮短。圖1-1隱藏終端2、暴露終端：如圖1-2所示，虛線表示節(jié)點的偵聽范圍大校節(jié)點A在節(jié)點C的偵聽范圍內(nèi)。同理，節(jié)點C在節(jié)點A的偵聽范圍內(nèi)。節(jié)點A、C互為對方的暴露終端。當(dāng)節(jié)點A打算向節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，節(jié)點C打算向節(jié)點D發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果并不會造成碰撞。但是由于偵聽到暴露終端的存在，都選擇不發(fā)送，導(dǎo)致不必要的退避延時，這將會進(jìn)一步惡化水聲網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延性能。同時，信道利用率的下降將帶來全局網(wǎng)絡(luò)吞吐量的減校圖1-2暴露終端3、同步傳輸異步到達(dá)：如圖1-3所示，虛線表示節(jié)點的偵聽范圍大校節(jié)點A在節(jié)點C的偵聽范圍內(nèi)。同理，節(jié)點C在節(jié)點A的偵聽范圍內(nèi)。節(jié)點A、C互為對方的暴露終端。節(jié)點C到節(jié)點B的傳播時延為4s，節(jié)點A到節(jié)點B的傳播時延為6s，我們

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文8假設(shè)節(jié)點B處理接收數(shù)據(jù)的時間為1s。因此，當(dāng)節(jié)點A、C同時向節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)異步到達(dá)節(jié)點B，并不會產(chǎn)生碰撞。但由于偵聽到對方的存在，而選擇不發(fā)送。與上述暴露終端一樣，將會引起不必要的延時和信道空閑，從而導(dǎo)致水聲網(wǎng)絡(luò)性能的下降。圖1-3同步傳輸異步到達(dá)由于隱藏終端、暴露終端和同步傳輸異步到達(dá)問題的存在，使得CSMA的載波偵聽碰撞避免效果大打折扣，因此需要引入一種額外的減少碰撞的機(jī)制。隨機(jī)接入?yún)f(xié)議經(jīng)常設(shè)計合理的退避機(jī)制來減少數(shù)據(jù)包碰撞的發(fā)生，其中包括典型的截斷二進(jìn)制指數(shù)退避算法（TruncatedBinaryExponentialBackoff）[23]和p-堅持CSMA（p-PersistentCSMA）。前者通過計算出合適的退避競爭窗口來減少碰撞發(fā)生的概率，后者則通過計算合適的退避概率來達(dá)到這一目的。相比于優(yōu)化競爭窗口的退避協(xié)議，概率退避協(xié)議有一個優(yōu)勢是不僅可以優(yōu)化退避概率值的大小，同時還可以優(yōu)化退避時間，調(diào)整更加靈活。然而，當(dāng)前大部分帶有退避機(jī)制的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議主要針對陸上無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特性進(jìn)行研究設(shè)計，將這些協(xié)議直接應(yīng)用于水聲網(wǎng)絡(luò)中，將會遇到幾個問題。1、靜態(tài)策略的協(xié)議將退避競爭窗口或退避概率值設(shè)置成固定不變的，動態(tài)策略的協(xié)議則頻繁跳躍式地更新退避參數(shù)。水下環(huán)境復(fù)雜多變，相比陸上無線網(wǎng)絡(luò)，水聲網(wǎng)絡(luò)的信道質(zhì)量狀況起伏較大，因此需要一些更加平滑地更新退避參數(shù)的算法設(shè)計。2、鑒于水聲網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)傳播時延的顯著性差異，退避時間的設(shè)置需要根據(jù)水聲網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分布情況和傳播時延特性來優(yōu)化設(shè)定。3、節(jié)點發(fā)送策略的選擇經(jīng)常是啟發(fā)性的。特別的，當(dāng)協(xié)議設(shè)計根據(jù)碰撞沖突概率的估計值來設(shè)置退避概率值的大小時，往往陷入了概率匹配陷阱。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3451468