認(rèn)知水聲網(wǎng)絡(luò)MAC機(jī)制與關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)（Underwater Wireless Sensor Networks, UWSNs）是由水下固定節(jié)點(diǎn)與一部分水下航行器組成。這些節(jié)點(diǎn)搭載的傳感器負(fù)責(zé)水下信息采集，并通過(guò)聲通信的方式將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行交互至數(shù)據(jù)中心。近年來(lái)因其在多方面的應(yīng)用受到日益廣泛的關(guān)注。然而，隨著水下傳感器網(wǎng)絡(luò)部署和使用，這些系統(tǒng)與天然海洋聲學(xué)系統(tǒng)（如海洋哺乳動(dòng)物等）的和諧共存成為挑戰(zhàn)。為此，本文以水聲信道的聲學(xué)傳播特性為基礎(chǔ)，提出了水下認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)（Un

2、derwater Cognitive Acoustic Networks, UCANs）體系結(jié)構(gòu)。具體的研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新之處包括以下幾個(gè)方面：
　　1.以海洋哺乳動(dòng)物發(fā)聲特性為基礎(chǔ)，針對(duì)UCANs網(wǎng)絡(luò)不能與被定位目標(biāo)交換信息的特點(diǎn)，論文提出了一種基于雙曲面定位算法的被動(dòng)定位方法：PHLA。該算法利用被定位目標(biāo)發(fā)聲特性及水聲信號(hào)衰減模型推算目標(biāo)位置坐標(biāo)。該定位算法是其后環(huán)境友好MAC接入策略的基礎(chǔ)。
　　2.為解決水下網(wǎng)絡(luò)空間復(fù)

3、用率低的問(wèn)題，論文提出一種融合水下功率控制與速率調(diào)整并兼顧環(huán)境友好的MAC協(xié)議：UPC-MAC。以信道增益信息為基礎(chǔ)，UPC-MAC通過(guò)引入基于博弈論的納什均衡解，允許盡可能多的并行傳輸。為有效保護(hù)海洋生物特別是海洋哺乳動(dòng)物，UPC-MAC以1中定位結(jié)果為基礎(chǔ)，引入雙模式接入控制策略，在與海洋生物系統(tǒng)共享頻譜時(shí)，避免使用過(guò)大發(fā)聲功率，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好多址信道接入。
　　3.針對(duì)單信道MAC協(xié)議頻譜資源未充分利用的問(wèn)題，論文研究并提出一

4、種適用于水下長(zhǎng)延時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)的多信道MAC協(xié)議：UMMAC。UMMAC是一種基于單收發(fā)器的多信道MAC協(xié)議。在該協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分布式地完成信道分配實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)容量最大化。為解決有效協(xié)商信道分配，UMMAC協(xié)議通過(guò)在預(yù)約包交換過(guò)程中收集發(fā)送請(qǐng)求與信道信息，提出一種聯(lián)合信道分配與功率控制算法：CAPC，進(jìn)行信道與功率分配。通過(guò)采用CAPC算法，UMMAC可以實(shí)現(xiàn)盡可能多的并行通信而不引入額外協(xié)商開(kāi)銷。
　　4.論文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有廣泛應(yīng)用的Aq