水聲通信網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議研究.pdf

1、水聲通信網(wǎng)絡(luò)是一門新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是由許多傳感器和無人航行器組成的，它們被部署在特定的區(qū)域執(zhí)行合作監(jiān)視任務(wù)。水聲通信網(wǎng)絡(luò)在海洋數(shù)據(jù)收集、污染監(jiān)測、災(zāi)難預(yù)報(bào)、輔助導(dǎo)航以及水下軍事防御等方面有著廣泛的應(yīng)用。本論文所述的水聲通信網(wǎng)絡(luò)的主要用途是為由水下傳感器節(jié)點(diǎn)所形成的監(jiān)測系統(tǒng)(即：水下傳感器系統(tǒng))提供組網(wǎng)通信功能，其主要研究內(nèi)容是網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，包括物理層的水下聲信道調(diào)制、數(shù)據(jù)鏈路層的共享信道分配、網(wǎng)絡(luò)層的路由構(gòu)建等。 由于水下聲信

2、道的復(fù)雜性，主要是時(shí)延大而且易變、嚴(yán)重的多途效應(yīng)以及嚴(yán)重的多普勒頻率偏移等問題，使得許多陸地?zé)o線通信網(wǎng)絡(luò)中開發(fā)的技術(shù)，不能直接應(yīng)用于水下。 本論文主要研究了水聲通信網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。以提高網(wǎng)絡(luò)的能量利用率、延長網(wǎng)絡(luò)的生存期為出發(fā)點(diǎn)，提出了一種適于水下的能量有效路由協(xié)議。在研究了地理位置路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了一種位置矢量路由協(xié)議。對于有些水下應(yīng)用實(shí)時(shí)性的要求，提出了一種實(shí)時(shí)路由協(xié)議。最后，通過仿真驗(yàn)證了這些路由協(xié)議的良好性能和可行

3、性。本文所做的工作主要有以下幾個(gè)方面： 1.提出了一種基于位置的信息轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議.在該協(xié)議中節(jié)點(diǎn)不需要維持狀態(tài)信息，只有少量的節(jié)點(diǎn)參與信息包的轉(zhuǎn)發(fā)。在轉(zhuǎn)發(fā)算法中節(jié)點(diǎn)計(jì)算信息轉(zhuǎn)發(fā)因子，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)因子相應(yīng)地調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)策略，從而節(jié)省了能量、減少了沖突發(fā)生的概率。 2.針對水下聲信道的傳輸特點(diǎn)，提出了一種能量有效的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。該轉(zhuǎn)發(fā)算法是基于信道狀況、節(jié)點(diǎn)剩余能量以及距離的估計(jì)，在滿足距離要求的節(jié)點(diǎn)中，根據(jù)信道狀況和節(jié)點(diǎn)的剩余能量來選擇

4、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。該算法能減少信息的盲目轉(zhuǎn)發(fā)，提高能量的利用率，均衡網(wǎng)絡(luò)能量消耗，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能量的平穩(wěn)降級，有效地延長網(wǎng)絡(luò)的生存期。 3.針對有些水下應(yīng)用需要實(shí)時(shí)傳輸信息的特點(diǎn)，提出了一種具有能量感知的實(shí)時(shí)路由協(xié)議。該協(xié)議通過一個(gè)時(shí)間感知的反饋控制、空間感知和能量感知的轉(zhuǎn)發(fā)算法，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)維持一個(gè)期望的傳輸速率，以保證端到端的傳輸延時(shí)。MAC層和網(wǎng)絡(luò)層的自適應(yīng)算法改善了網(wǎng)絡(luò)端到端的傳輸時(shí)延，并能對網(wǎng)絡(luò)擁塞和路由空洞作出及時(shí)響應(yīng)。