水聲通信網(wǎng)MAC協(xié)議的優(yōu)化與實現(xiàn).pdf

1、水聲通信網(wǎng)相比于傳統(tǒng)的海洋探測技術(shù)具有能實時監(jiān)控、遠(yuǎn)程配置等優(yōu)點,越來越多地應(yīng)用在海洋氣象監(jiān)測、污染監(jiān)測、資源探測和軍事情報收集等方面。而水聲信道的復(fù)雜多變限制了水聲通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)性能。本文主要針對網(wǎng)絡(luò)的MAC層,設(shè)計有效的協(xié)議。
　　 首先,分析了水聲通信網(wǎng)的特點、應(yīng)用及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,研究了水聲通信網(wǎng)采用的體系結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有的水聲通信網(wǎng)MAC層協(xié)議,并討論了節(jié)點容故障和數(shù)據(jù)通信中的差錯控制方法。
　　 其次,分析并仿真了傳

2、統(tǒng)TDMA協(xié)議——STOMA,平面結(jié)構(gòu)的多跳中繼式拓?fù)涫撬曂ㄐ啪W(wǎng)較好的拓?fù)溥x擇。
　　 然后,提出了一種基于傳統(tǒng)TDMA和握手競爭的適用于水聲通信網(wǎng)的MAC層協(xié)議——C-AGENT-LPD。C-AGENT-LPD協(xié)議是在增加了回復(fù)確認(rèn)的改進(jìn)的AGENT協(xié)議的基礎(chǔ)上,充分利用水聲長傳播延時特性,允許節(jié)點在等待確認(rèn)信息期間或空閑期間接收數(shù)據(jù),并允許不接收數(shù)據(jù)且未收到任何CCTS幀的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)。C-AGENT-LPD在吞吐量、端到

3、端延時和能量消耗方面均比STDMA有很大改善。
　　 接著,提出了基于傳統(tǒng)TDMA和Aloha競爭的MAC層協(xié)議——AlohTDMA和基于傳統(tǒng)TDMA和Aloha競爭的適用于水聲長傳播延時的MAC層協(xié)議——AlohTDMA-LPD。AlohTDMA協(xié)議基于STDMA,并增加節(jié)點利用Aloha競爭時隙的方法；AlohTDMA-LPD協(xié)議則基于AlohTDMA協(xié)議,充分利用水聲的長傳播延時特性,允許節(jié)點在等待確認(rèn)信息和退避延時期間接

4、收數(shù)據(jù)。AlohTDMA和AlohTDMA-LPD協(xié)議在吞吐量和端到端延時方面均比傳統(tǒng)TDMA協(xié)議有很大改善,且AlohTDMA—LPD協(xié)議比AlohTDMA協(xié)議性能更好,但AlohTDMA和AlohTDMA-LPD協(xié)議的能量消耗卻比傳統(tǒng)TDMA協(xié)議要大。
　　 再者,對比本文提出的AlohTDMA、AlohTDMA-LPD和C-AGENT-LPD協(xié)議,水聲通信網(wǎng)最宜選用C-AGENT-LPD協(xié)議作為MAC層協(xié)議。