多跳中继式水声通信网的mac层协议研究与实现

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1、东南大学硕士学位论文多跳中继式水声通信网的MAC层协议研究与实现姓名：王毅申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：郭延芬20090101摘要水声通信网由于可以弥补传统海洋探测技术的诸多不足，在海洋信息采集、环境监测、灾难预报、协助导航、战术监督等民用军事领域有着重要的应用价值。然而，水声信道的长传播延迟、可用带宽窄、强时变、多径复杂等特点给水声通信网的研究带来了巨大的挑战。目前，水声通信网的研究重点主要集中在物理层、数据链路层和网络层。数据链路层的MAC子层关系到能否充分利用稀有的水声信道资源，MAC层协议的设计

2、几乎影响了网络各个方面的性能，比如信道利用率、网络延迟、公平性、能量有效性等。虽然无线网络中有许多成熟的MAC层协议，但是它们都不能直接应用于水声通信网中，因此，必须针对水声通信网的特点，精心设计相应的MAC层协议。本文主要研究了多跳中继式水声通信网的MAC层协议，具体工作如下：首先，分析了水声通信网的组成特点及其应用，并总结了当前国内外的研究现状。其次，分析了水声通信网的协议栈，讨论水声通信网拓扑结构的选择，结论是采用多跳中继式网络拓扑是水声通信网较好的选择。第三，介绍无线通信网的MAC层协议，总结水声通信网MAC层协

3、议的分类和当前MAC层协议研究现状与面临的挑战。第四，针对水声通信网的特点，提出了两种适用于多跳中继式水声通信网的MAC层协议，通过OPNET建立仿真模型，分析了两种协议的性能。最后，论文的总结和结论以及对后续工作的展望。关键词：水声通信网，多跳，MAC层协议，OPNET网络仿真ABSTRACTUnderwaterAcousticNetwork(UAN)findscivilandmilitaryapplicationsinoceanographicdatacollection，environmentalmonitorin

4、g,disasterprevention，assistednavigationandtacticalsurveillance．However,Theuniquecharacteristicsoftheunderwatcracousticcommunicationchannel，suchaslongpropagationdelay,limitedbandwidth，time—variationandsgveremultipathbringlargeresearchchallengestoUAN．TheresearchofU

5、ANfocusesonphysicallayer，data—linklayerandnetworklayecThemediaaccesscontrol(MAC)sublayerofdata-linklayercanmakethescarcechannelresourcessharedfairlyandefficiently．Itaffectsalmostallaspectsofnetworkperformance，suchaschannelutilization，networkdelay,fairness，energye

6、fficiencyand50on．AlthoughthereexistedmanymatureMACprotocolsinradionetworks,theyCan’tbeusedinUANdirectly．TheMACprotocolmustbedesignedintermsofthepeculiaritiesofUAN．Inthispaper,theMACprotocolofmulti—hoprelayedUANismainlystudied，specificallyasfollows：Firstofall，thep

7、apersummarizesonthecharacteristicsandstructureofUANanditsapplications．AnoverviewoftheworkcarriedouttodateonthedevelopmentofUANisalsoincluded．Secondly,theprotocolstackandthenetworktopologyofUANaleanalyzed．Themulti—hoprelayednetworktopologyisproposed．Thirdly,theMAC

8、protocolsinwirelesscommunicationsaleintroduced．ThentheclassificationofMACprotocolsappliedinUANandthedevelopmentstatusofthecurrentMACprotocolsalesummarized．Andt