基于能耗優(yōu)化的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)通信機制研究.pdf

1、能量有限性是限制水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸之一,研究節(jié)能技術(shù)對水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重大意義。
　　本文以優(yōu)化能量損耗為出發(fā)點,主要研究節(jié)點的傳輸策略和介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議對水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)能量損耗的影響,通過優(yōu)化傳輸參數(shù)和改進MAC協(xié)議來提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。
　　論文首先介紹了水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分別從節(jié)點層次和網(wǎng)絡(luò)層次對水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量損耗問題進行討論,詳細(xì)分析了水聲信道的特點及影響因素。其次,重點研究了水

2、聲傳感器節(jié)點傳輸能耗優(yōu)化方法和基于能耗優(yōu)化的MAC協(xié)議改進方案。在節(jié)點傳輸策略中,研究了通信頻率、節(jié)點距離、數(shù)據(jù)包長和接收信噪比這四個參數(shù)與節(jié)點傳輸能量效率的關(guān)系;詳細(xì)分析了通信頻率和數(shù)據(jù)包長的優(yōu)化設(shè)置方法,并通過對傳輸參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)置使節(jié)點傳輸能量效率得到提高;在優(yōu)化的參數(shù)下,通過仿真比較了相干BPSK、相干BFSK和非相干BFSK這三種常見水聲調(diào)制方式的能量效率。在MAC協(xié)議的研究中,分析了時隙ALOHA和TDMA兩種典型MAC協(xié)議

3、;設(shè)置優(yōu)化的傳輸參數(shù),并利用NS2搭建了一個小型水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)來仿真網(wǎng)絡(luò)的能量效率和吞吐量等相關(guān)性能指標(biāo),通過分析得出時隙ALOHA協(xié)議只適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低的情況,而TDMA協(xié)議只有在負(fù)載高時才能獲得高能量效率(energy efficiency);針對這兩種協(xié)議不能靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化的缺點,提出了一種能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載而變化的自適應(yīng)混合MAC協(xié)議,通過仿真驗證了該協(xié)議比時隙ALOHA和TDMA協(xié)議更能靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化,其能量效率等相關(guān)