一種水聲通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的跨層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、水聲通信技術(shù)是當(dāng)代海洋資源開發(fā)和國家安全保障的重要組成部分，也是我國海洋高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中急待研究開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著現(xiàn)代海洋資源開發(fā)的深入和國家海洋安全意識的增強(qiáng)，水聲通信技術(shù)以及在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的水聲通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究和應(yīng)用越來越受到人們的重視。但是，水聲信道是一個(gè)十分復(fù)雜的時(shí)-空-頻變隨機(jī)多徑信道，存在著噪聲高、帶寬窄、傳播速率低、起伏和傳輸時(shí)延大等諸多不利因素，特別是由于水下特殊環(huán)境條件帶來的水聲通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、節(jié)點(diǎn)能量受

2、限等特點(diǎn)，要構(gòu)建一套穩(wěn)健、高效的水聲通信網(wǎng)絡(luò)極為困難。在水聲通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)構(gòu)建中，除了可靠、穩(wěn)健的點(diǎn)對點(diǎn)物理通信為基礎(chǔ)外，還需要一套行之有效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它與網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多址接入方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、路由方式等密切相關(guān)。本論文選題正是在這樣的研究背景下，結(jié)合國家863專項(xiàng)課題“分布式海洋水聲通信技術(shù)研究”而提出的。 論文查閱了國內(nèi)外大量水聲通信及水聲通信網(wǎng)絡(luò)相關(guān)文獻(xiàn)資料，分析了淺海水聲信道的物理特性和水聲通信網(wǎng)的諸多特點(diǎn)，針對水聲通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)

3、據(jù)鏈路層中最為關(guān)鍵的技術(shù)--媒體接入控制MAC(Media Access Control)協(xié)議，設(shè)計(jì)了一套新型水聲通信網(wǎng)工作協(xié)議MACA-U(Multiple Access Collision Avoidance for Underwater Wireless，水下多址接入避碰協(xié)議)，使用OPNET進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真并與現(xiàn)有水聲通信網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，從理論上分析了該協(xié)議的可行性和有效性。 論文采用LabVIEW8.2虛擬儀器軟

4、件對MACA-U協(xié)議進(jìn)行軟件實(shí)現(xiàn)，并與另一組設(shè)計(jì)的物理層模塊配合，構(gòu)建了一套包含四個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的小型水聲通信網(wǎng)絡(luò)UAMS(Underwater Acoustic Multi-nodes communication System)并進(jìn)行了聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。通過多次實(shí)驗(yàn)室水池實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了論文所提出的MACA-U協(xié)議在多跳式和集中式兩種不同網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下的工作性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，論文所提出的MACA-U協(xié)議能有效、可靠工作，系統(tǒng)易于擴(kuò)展，具有一定的