發(fā)布時間：2023-05-07 13:07

　　水下無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展具有非常廣闊的應用前景,當前世界各國越來越重視水下網(wǎng)絡的相關研究。但由于水聲信道長延遲、能量衰減大的特性導致陸上成熟的網(wǎng)絡協(xié)議不能直接應用于水下網(wǎng)絡中。因此,根據(jù)水下網(wǎng)絡的特點進行專門的水下網(wǎng)絡通信研究有一定的工程應用價值。水下網(wǎng)絡MAC協(xié)議是水下網(wǎng)絡的關鍵技術,決定了水聲信道資源的分配,其會直接影響水下網(wǎng)絡的性能。本文系統(tǒng)介紹了水下無線傳感器網(wǎng)絡與MAC協(xié)議的相關內(nèi)容,對國內(nèi)外現(xiàn)有的MAC協(xié)議進行了研究對比,并總結了評價指標及面臨的挑戰(zhàn)。在對應用背景進行分析的基礎上,本研究首先對水下網(wǎng)絡進行非均勻分簇,通過仿真比較,得出在分簇狀態(tài)下的數(shù)據(jù)傳輸匯聚時的能量消耗更低,網(wǎng)絡生命周期更長。在分析了傳統(tǒng)的TDMA時隙分配協(xié)議的基礎上,針對其存在時鐘不同步和時隙分配浪費的缺點,提出了基于TDMA協(xié)議的動態(tài)時隙分配算法,通過Tri-Message算法進行時鐘同步,并根據(jù)節(jié)點距離及數(shù)據(jù)量的大小進行數(shù)據(jù)匯聚。通過仿真比較,基于TDMA協(xié)議的動態(tài)時隙分配算法在水下網(wǎng)絡吞吐率以及丟包率優(yōu)于TDMA協(xié)議和ALOHA協(xié)議。針對簇頭節(jié)點與匯聚節(jié)點的通信距離遠、網(wǎng)絡時延高、能量消耗大的特點...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要工作及結構安排
2 水下無線傳感器網(wǎng)絡及其MAC技術概述
    2.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡概述
        2.1.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡特點
        2.1.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議體系結構
        2.1.3 水下無線傳感器網(wǎng)絡的拓撲結構
    2.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議概述
        2.2.1 水下無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議分類
        2.2.2 水下無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議主要評價指標
        2.2.3 水下網(wǎng)絡MAC協(xié)議設計面臨的挑戰(zhàn)
    2.3 本章小結
3 基于分簇技術的水下網(wǎng)絡數(shù)據(jù)匯聚研究
    3.1 分簇技術介紹
    3.2 基于分簇技術的水下傳感器數(shù)據(jù)匯聚實現(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 實驗仿真結果與分析
    3.4 本章小結
4 基于TDMA協(xié)議的動態(tài)時隙分配算法研究
    4.1 簇內(nèi)節(jié)點時鐘同步協(xié)議設計及實現(xiàn)
        4.1.1 時鐘同步必要性
        4.1.2 時鐘同步協(xié)議介紹
        4.1.3 時鐘同步協(xié)議的實現(xiàn)
        4.1.4 數(shù)據(jù)幀格式
    4.2 基于TDMA協(xié)議的動態(tài)時隙分配算法的設計與實現(xiàn)
        4.2.1 協(xié)議設計思路
        4.2.2 計算數(shù)據(jù)幀發(fā)送時間
        4.2.3 基于TDMA協(xié)議的動態(tài)時隙分配算法的實現(xiàn)
        4.2.4 時隙分配幀及數(shù)據(jù)幀格式設計
    4.3 仿真參數(shù)配置
    4.4 實驗仿真結果對比分析
    4.5 本章小結
5 動態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議設計
    5.1 動態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議改進思路
        5.1.1 動態(tài)設置簇頭節(jié)點的發(fā)送時間
        5.1.2 動態(tài)設置競爭節(jié)點等待的時間
        5.1.3 采用多幀傳輸、ACK確認方式進行傳輸
        5.1.4 匯聚節(jié)點采用RTS緩存機制
    5.2 動態(tài)退避的簇間傳輸MAC協(xié)議描述與實現(xiàn)
        5.2.1 協(xié)議設計思路
        5.2.2 RTT映射表的動態(tài)維護
        5.2.3 實現(xiàn)競爭節(jié)點動態(tài)退避
        5.2.4 數(shù)據(jù)幀格式設計
    5.3 仿真參數(shù)配置
    5.4 實驗仿真結果對比分析
    5.5 本章小結
6 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝



本文編號：3810629