水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有非常廣闊的應(yīng)用前景,當(dāng)前世界各國(guó)越來(lái)越重視水下網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究。但由于水聲信道長(zhǎng)延遲、能量衰減大的特性導(dǎo)致陸上成熟的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能直接應(yīng)用于水下網(wǎng)絡(luò)中。因此,根據(jù)水下網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行專門的水下網(wǎng)絡(luò)通信研究有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。水下網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議是水下網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù),決定了水聲信道資源的分配,其會(huì)直接影響水下網(wǎng)絡(luò)的性能。本文系統(tǒng)介紹了水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與MAC協(xié)議的相關(guān)內(nèi)容,對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的MAC協(xié)議進(jìn)行了研究對(duì)比,并總結(jié)了評(píng)價(jià)指標(biāo)及面臨的挑戰(zhàn)。在對(duì)應(yīng)用背景進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,本研究首先對(duì)水下網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非均勻分簇,通過(guò)仿真比較,得出在分簇狀態(tài)下的數(shù)據(jù)傳輸匯聚時(shí)的能量消耗更低,網(wǎng)絡(luò)生命周期更長(zhǎng)。在分析了傳統(tǒng)的TDMA時(shí)隙分配協(xié)議的基礎(chǔ)上,針對(duì)其存在時(shí)鐘不同步和時(shí)隙分配浪費(fèi)的缺點(diǎn),提出了基于TDMA協(xié)議的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法,通過(guò)Tri-Message算法進(jìn)行時(shí)鐘同步,并根據(jù)節(jié)點(diǎn)距離及數(shù)據(jù)量的大小進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚。通過(guò)仿真比較,基于TDMA協(xié)議的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法在水下網(wǎng)絡(luò)吞吐率以及丟包率優(yōu)于TDMA協(xié)議和ALOHA協(xié)議。針對(duì)簇頭節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)的通信距離遠(yuǎn)、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延高、能量消耗大的特點(diǎn)...

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作及結(jié)構(gòu)安排
2 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其MAC技術(shù)概述
    2.1 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述
        2.1.1 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)
        2.1.2 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)
        2.1.3 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    2.2 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議概述
        2.2.1 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議分類
        2.2.2 水下無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議主要評(píng)價(jià)指標(biāo)
        2.2.3 水下網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)
    2.3 本章小結(jié)
3 基于分簇技術(shù)的水下網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)匯聚研究
    3.1 分簇技術(shù)介紹
    3.2 基于分簇技術(shù)的水下傳感器數(shù)據(jù)匯聚實(shí)現(xiàn)
        3.2.1 分簇建立階段介紹
        3.2.2 數(shù)據(jù)匯聚傳輸階段介紹
    3.3 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 基于TDMA協(xié)議的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法研究
    4.1 簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步協(xié)議設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
        4.1.1 時(shí)鐘同步必要性
        4.1.2 時(shí)鐘同步協(xié)議介紹
        4.1.3 時(shí)鐘同步協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
        4.1.4 數(shù)據(jù)幀格式
    4.2 基于TDMA協(xié)議的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 協(xié)議設(shè)計(jì)思路
        4.2.2 計(jì)算數(shù)據(jù)幀發(fā)送時(shí)間
        4.2.3 基于TDMA協(xié)議的動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配算法的實(shí)現(xiàn)
        4.2.4 時(shí)隙分配幀及數(shù)據(jù)幀格式設(shè)計(jì)
    4.3 仿真參數(shù)配置
    4.4 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果對(duì)比分析
    4.5 本章小結(jié)
5 動(dòng)態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議設(shè)計(jì)
    5.1 動(dòng)態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議改進(jìn)思路
        5.1.1 動(dòng)態(tài)設(shè)置簇頭節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)間
        5.1.2 動(dòng)態(tài)設(shè)置競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)等待的時(shí)間
        5.1.3 采用多幀傳輸、ACK確認(rèn)方式進(jìn)行傳輸
        5.1.4 匯聚節(jié)點(diǎn)采用RTS緩存機(jī)制
    5.2 動(dòng)態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議描述與實(shí)現(xiàn)
        5.2.1 協(xié)議設(shè)計(jì)思路
        5.2.2 RTT映射表的動(dòng)態(tài)維護(hù)
        5.2.3 實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)退避
        5.2.4 數(shù)據(jù)幀格式設(shè)計(jì)
    5.3 仿真參數(shù)配置
    5.4 實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果對(duì)比分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號(hào)：3810629