地球表面約71%被海洋覆蓋,隨著陸地資源的不斷開采,人們對海洋資源的需求逐步增大。海洋觀測是一切海洋活動的開始,作為一種有效的海洋觀測手段,水下無線傳感器網(wǎng)絡（UWSN）已被應用于防災預警、科學研究、污染監(jiān)測、海底環(huán)境勘探、軍事監(jiān)視和定位導航等諸多領域。不同于以電磁波為通信方式的陸上無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）,以聲波為主要通信媒介的UWSN具有高能耗、長延遲、低帶寬及高誤碼率等通信特性,這使得UWSN中傳輸?shù)目煽啃悦媾R著巨大挑戰(zhàn)。同時節(jié)點移動性導致的拓撲變動進一步加劇了這一挑戰(zhàn):1.在鏈路層上,節(jié)點移動性導致的鏈路狀態(tài)變化,使得靜態(tài)配置或依據(jù)經(jīng)驗設計的全局統(tǒng)一的FEC編碼方法無法高能效的保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�。同時,基于重傳的可靠性保障機制中,重傳數(shù)據(jù)包和控制包占用了寶貴的水聲信道,加劇了網(wǎng)絡中的沖突和擁塞現(xiàn)象。2.在網(wǎng)絡層上,關鍵節(jié)點頻繁參與路由,使得能量消耗不均衡,進而降低了整個網(wǎng)絡的生存周期。同時,節(jié)點移動性導致的拓撲變動引發(fā)了路由空洞的產(chǎn)生,該現(xiàn)象加劇了網(wǎng)絡中的丟包現(xiàn)象,降低了數(shù)據(jù)包的送達率。針對上述挑戰(zhàn),本文提出了基于BCH動態(tài)編碼的鏈路層可靠通信算法。該算法通過對信道狀態(tài)的感知... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

典型UWSN示意圖

第2章UWSN可靠性傳輸基礎12撲不會頻繁的變動。此外，不同的MAC協(xié)議也會對網(wǎng)絡編碼的效率造成影響。圖2.1MPNC網(wǎng)絡編碼工作流程2.2.2多徑傳輸多徑傳輸利用網(wǎng)絡中的可用帶寬同時發(fā)送同一數(shù)據(jù)包的多個副本，用于提供數(shù)據(jù)包級冗余。LCDR（LinearCodedDigraphRouting）協(xié)議利用源節(jié)點、中繼節(jié)點到目的節(jié)點多徑傳輸?shù)目捎脦捯约癟CP段的網(wǎng)絡編碼，最大限度地提高數(shù)據(jù)包冗余度，以恢復丟失的數(shù)據(jù)包[28]。然而，選擇合適的多路徑路由協(xié)議是一項非常具有挑戰(zhàn)性的任務，必須考慮以下因素：1.網(wǎng)絡的大小，2.網(wǎng)絡的生存期，3.環(huán)境條件和4.應用類型[40]。多徑傳輸會造成大量的分組冗余，產(chǎn)生額外的能量消耗。且多拷貝數(shù)據(jù)傳輸會更多的占用本就稀缺的信道資源，造成更大的數(shù)據(jù)沖突。2.2.3兩跳確認Ayaz等人提出了基于兩跳確認（2H-ACK）的路由協(xié)議[45]，采用兩跳確認機制（而不是單跳確認），即節(jié)點只有在下一跳鄰居節(jié)點轉發(fā)成功后，才會向上一跳轉發(fā)節(jié)點發(fā)送應答包。在此過程中，如果節(jié)點由于任何故障而無法找到下一跳，或者即使數(shù)據(jù)包丟失，都可以在緩沖區(qū)中恢復數(shù)據(jù)包。仿真結果表明，即使在目的地會接收到一些重復的數(shù)據(jù)包，但與單跳確認傳輸機制相比，使用2H-ACK丟失的數(shù)據(jù)包很少。然而，對于低帶寬UWSN，重復的數(shù)據(jù)包會加大數(shù)據(jù)沖突，并且導致能量的浪費。

第3章基于BCH動態(tài)編碼的鏈路層可靠性傳輸18圖3.1吸收系數(shù)和頻率之間的關系水下環(huán)境噪聲主要有以下四種來源：湍流、運輸、波浪和熱噪聲。分別用Nt(f)，Ns(f)，Nw(f)和Nth(f)來表示這些噪聲。噪聲與頻率f的關系如下：10logNt(f)=17-30logf,(3.10)10logNs(f)=40+20(s-0.5)+26logf-60log(f+0.03),(3.11)10logNw(f)=50+7.5w12+20logf-40logf(f+0.4),(3.12)10logNth(f)=-15+20logf.(3.13)低于10kHz的噪聲一般由湍流產(chǎn)生。運輸噪聲是10-100Hz之間的主要噪聲，用運輸活動因子s描述。其中0<s<1，運輸活動隨s值減小而減少。海風引起的波浪噪聲是100Hz-100kHz之間的主要噪聲。在上面的公式中，w是海風速度，以m/s為單位。100kHz以上主要由熱噪聲產(chǎn)生。圖3.2表示水下噪聲隨傳輸頻率的變化情況。為簡單起見，本文采用[23]中給出的噪聲近似值。噪聲NL表示為：NL=50-18logf(3.14)因此，根據(jù)公式3.6，計算信噪比為:SNRB=P-10logl-a(f)l*10-3-50+18logf(3.15)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]改進二進制編碼變異策略研究[J]. 李良敏.  系統(tǒng)仿真學報. 2005(05)
[2]Viterbi譯碼器的優(yōu)化設計[J]. 秦東,肖斌,李志勇,周汀.  微電子學. 2000(03)

博士論文
[1]水聲傳感網(wǎng)絡的媒體接入控制技術[D]. 范光宇.浙江大學 2015



本文編號：3128064