水聲通信網(wǎng)絡路由協(xié)議研究.pdf

1、水聲通信網(wǎng)絡是一門新興的網(wǎng)絡技術。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。水聲通信網(wǎng)絡在海洋數(shù)據(jù)收集、污染監(jiān)測、災難預報、輔助導航以及水下軍事防御等方面有著廣泛的應用。本論文所述的水聲通信網(wǎng)絡的主要用途是為由水下傳感器節(jié)點所形成的監(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)絡層的路由構建等。 由于水下聲信

2、道的復雜性，主要是時延大而且易變、嚴重的多途效應以及嚴重的多普勒頻率偏移等問題，使得許多陸地無線通信網(wǎng)絡中開發(fā)的技術，不能直接應用于水下。 本論文主要研究了水聲通信網(wǎng)絡的路由協(xié)議。以提高網(wǎng)絡的能量利用率、延長網(wǎng)絡的生存期為出發(fā)點，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)議的基礎上，提出了一種位置矢量路由協(xié)議。對于有些水下應用實時性的要求，提出了一種實時路由協(xié)議。最后，通過仿真驗證了這些路由協(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)點不需要維持狀態(tài)信息，只有少量的節(jié)點參與信息包的轉(zhuǎn)發(fā)。在轉(zhuǎn)發(fā)算法中節(jié)點計算信息轉(zhuǎn)發(fā)因子，并根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)因子相應地調(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，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)點剩余能量以及距離的估計，在滿足距離要求的節(jié)點中，根據(jù)信道狀況和節(jié)點的剩余能量來選擇

4、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點。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)絡能量消耗，實現(xiàn)網(wǎng)絡能量的平穩(wěn)降級，有效地延長網(wǎng)絡的生存期。 3.針對有些水下應用需要實時傳輸信息的特點，提出了一種具有能量感知的實時路由協(xié)議。該協(xié)議通過一個時間感知的反饋控制、空間感知和能量感知的轉(zhuǎn)發(fā)算法，在整個網(wǎng)絡內(nèi)維持一個期望的傳輸速率，以保證端到端的傳輸延時。MAC層和網(wǎng)絡層的自適應算法改善了網(wǎng)絡端到端的傳輸時延，并能對網(wǎng)絡擁塞和路由空洞作出及時響應。