【作者】 樊光辉；

【导师】 许茹；

【作者基本信息】 厦门大学 ， 通信与信息系统， 2008， 硕士

【摘要】 作为真正意义上的全球立体化信息通信网络的重要组成部分,水声通信网络在近十几年来已经成为国内外有关专家学者的热门研究领域。同传统的基于传感器的海洋信息监控方式不同的是,水声网络要求信息的交互具有实时性。网络中的信息不仅要求可以在水声网络的各个节点之间共享,更可以通过水面节点接入地面工作站甚至接入更高速的国际信息互联网进行实时的数据通信。水声通信网具有军、民两用的重要应用意义,民用方面主要应用于海洋数据采集,污染监测,灾难预报,辅助航海等任务中。目前,国内外对水声点对点通信的研究已取得了一定成效,在此基础上构建水声通信网络的主要研究课题是低功耗、扩展性好的水声网络通信协议设计,重点是对物理层、数据链路层以及网络层协议研究。高可靠的点对点水声通信技术为物理层的构建打下了基础,而对于数据链路层尤其是MAC协议而言,主要的挑战来自于水声网络环境下的快衰落、长延时以及节点能量有限的限制。本研究基于以上几个方面的考虑,重点研究了目前无线自组织网中常用的几种MAC协议在水声网络(主要是传感器网络)中的应用,并对协议性能进行了仿真分析,期望在浅海环境下成功构建低功耗,鲁棒性较好的水声通信网络MAC协议。本文主要工作包括以下几个方面:1、根据浅海水声信道环境,以及水声网络的应用特点,对于水声网络的拓扑结构以及协议的分层结构进行了分析;2、分析了水声网络MAC层协议设计面临的主要问题,以及协议的设计目标。针对无线自组织网中常用的MAC层协议进行研究,分析了这些协议各自的优缺点以及在水声网络中的应用前景;3、对ALOHA协议,MACAW协议,DBTMA协议在水声一跳和多跳网络中的应用进行分析,并经OPNET仿真,得出了这些协议在能量消耗、吞吐量以及延时性能等方面的仿真结果;4、结合IEEE 802.11,SMAC,PAMAS等协议对于MACAW协议进行能量消耗方面优化,并得出具体仿真分析结果。提出了水声通信网络中设计低功耗、高鲁棒性MAC协议的主要设计要点与研究方向。更多还原

【Abstract】 As an important composition of the global stereo information networks, underwater acoustic networks (UAN) has been a hot research topic in the last ten years. UAN is constructed not only for long term ocean monitoring, but for real-time data communication. Through the surface buoy, the UAN can switch information with the work station on the shore and even with high-speed global internet. UAN can serve for auxiliary navigation, disaster prevention, seism and tsunami forecast, resource exploitation and national defense.The point to point communication between two underwater nodes can be implemented by acoustic modem couple. However, the construction of UAN is extreme difficult especially on the aspect of the share of the channel resource due to the severe limitation of the channel band, the limited energy supply and the low and inconstant propagation speed of acoustic signal which lead to long propagation delay.This paper mainly focuses on the media access control (MAC) protocol, which is the part of the data link layer and manages the share of channel resource among the nodes in the UAN. The common MAC protocols like ALOHA, MACAW ,DBTMA in traditional ad hoc network is applied in the UAN, the simulation results is given which demonstrate the performance of energy consumption, network throughput, average delay and successful packet-sending ratio. For the purpose of meeting the special demands of energy saving in UAN, the MACAW protocol is optimized by employ the concept of sleep mode and transmission power control. The further simulation result is also presented.更多还原