基于cdma的水下传感器网络mac协议设计

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1、分类号TP393密级公开UDC004学号20110613003青海师范大学 硕士学位论文基于CDMA的水下传感器网络MAC协议设计研究生姓名冯振兴导师姓名（职称）杜秀娟，教授申请学位类别硕士学科专业名称计算机应用技术研究方向名称无线网络论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位青海师范大学学位授予日期2014年7月答辩委员会主席张有谊评阅人金志刚，田立勤万方数据青海师范大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

2、文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得青海师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：青海师范大学学位论文使用授权声明青海师范大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以

3、公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权由青海师范大学研究生部办理。研究生签名：导师签名：日期万方数据基于CDMA的水下传感器网络MAC协议设计中文摘要21世纪开启了人类全面开发利用海洋资源的新纪元，水下传感器网络作为一个新生的信息网络已逐步成为了各国学者研究的热点，在海洋环境监测、近海勘探、辅助航行、海啸预警以及海洋军事等领域具有广阔的应用前景。由于水的吸收，电磁波在水中传输时能量衰减严重，且衰减随频率的增加而加大。实验表明：遵循IEEE802.15.4或IEEE802.11

4、b/g等传统数据链路协议的节点发送的无线电波在水下的传输距离通常在50-100cm的范围。可见无线电波在水中的传播距离十分有限，因此无法有效地工作于水下。水下网络节点采用声波通信。声波在水中的传播速度为1500m/s，与无线电波的传播速度差了5个数量级。采用声波通信的水下传感器网络具有长延迟、低带宽、高误码率和能量有限、动态拓扑等特点，导致传统陆地上的MAC协议无法直接应用在水下环境，而现有的水下的MAC协议又存在各种各样的问题。本文通过深入分析水下传感器网络的通信特点、MAC协议的分类及研究现状、传

5、统协议在水下传感器网络应用的局限性问题，提出了基于CDMA的水下传感器网络MAC协议。该协议充分利用了节点的差异，使用离散的概率函数来计算节点选择各个扩频码的概率。基于概率的编码分配方式，弥补传统的编码分配单一化的问题，使冲突的风险进一步“离散化”。通过在节点邻居表中添加状态字段，实时记录邻居节点的工作状态，解决了RTS/CTS握手机制带来的隐藏接收和暴露发送问题。同时，功率控制机制很好的解决了CDMA系统中普遍存在的“远-近”效应问题。通过总线型、星形、环形和混合型四种网络拓扑结构，对基于CDMA的

6、水下传感器网络MAC协议进行了仿真实验。实验表明，与U-Aloha和Slotted-FAMA相比，基于CDMA的MAC协议在端到端的延迟、能耗和吞吐量方面具有较好的性能。关键字：水下传感器网络，码分多址，媒体访问控制，编码分配I万方数据DesignofCDMA-BasedMACProtocolfor UnderwaterSensorNetworksAbstractThe21stcenturyopenedaneweraofcomprehensiveexploitationandutilizationof

7、marineresources.Asanemerginginformationnetwork,UnderwaterSensorNetwork(UWSN)hasbecomeahotspotresearchfield,andhaspotentiallybroadapplicationinthefieldsofoceanicenvironmentmonitoring,offshoreexploration,assistednavigation,disasterpreventionandmilitarysur

8、veillance,etc.Duetowaterabsorption,theenergyofradiosuffersfromseriousattenuation,andtheattenuationincreaseswiththeincreasingoffrequency.Experimentsshowedthatthetransmissiondistanceofradioisveryshortinthewaterwhichistestifiedtobe5