多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議性能分析研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)研究已變得越來(lái)越重要，其擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如海軍戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視、海洋數(shù)據(jù)采集、近海勘探以及災(zāi)難預(yù)防等。由于在海水中無(wú)線電和光波嚴(yán)重衰減，聲通信技術(shù)是水下傳感網(wǎng)采用的典型物理層通信技術(shù)，也就是水聲傳感網(wǎng)絡(luò)（UASNs）。然而，水下聲波速度僅約為1500 m/s，比無(wú)線電傳播速度低五個(gè)數(shù)量級(jí)。而水中聲信道帶寬僅為無(wú)線電信道的千分之一。因此，相比無(wú)線傳感網(wǎng)（WSNs），UASNs具有傳播延遲長(zhǎng)和可用帶寬有限等特點(diǎn)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和應(yīng)

2、用設(shè)計(jì)提出極大挑戰(zhàn)。
　　與WSNs相似，媒體訪問(wèn)控制（MAC）協(xié)議在UASNs中扮演了重要的角色，直接影響著網(wǎng)絡(luò)整體性能。當(dāng)前，對(duì)于UASNs中MAC協(xié)議的理論分析研究多關(guān)注于單跳拓?fù)洹Ｈ欢?，多跳網(wǎng)絡(luò)實(shí)用性更高，并能提供更大的覆蓋范圍。因此，本文將研究多跳拓?fù)渖闲诺涝L問(wèn)協(xié)議的性能。
　　本文的具體內(nèi)容研究如下：首先，本文針對(duì)一個(gè)已有的Aloha協(xié)議性能分析模型進(jìn)行研究，該模型隱含地假設(shè)一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)發(fā)出兩個(gè)數(shù)據(jù)包，而這與

3、水聲信道的半雙工特性不符?；谶@個(gè)發(fā)現(xiàn)，本文提出了一個(gè)改進(jìn)的分析模型并通過(guò)NS-3構(gòu)造仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。仿真顯示，改進(jìn)的分析模型比原模型更精確。其次，本文提出了一個(gè)Slotted Aloha協(xié)議性能分析模型，并證明其傳輸服從獨(dú)立的伯努利過(guò)程。通過(guò)分析網(wǎng)絡(luò)利用率的上界，本文進(jìn)一步獲得了針對(duì)特定負(fù)載最大發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)性能的最佳節(jié)點(diǎn)數(shù)。分析與仿真數(shù)據(jù)表明，該模型具有很高的精確性。
　　通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，Aloha協(xié)議和Slotted Aloh