基于csma的水声传感器网络mac协议的研究与实现

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1、硕士学位论文基于CSMA的水声传感器网络MAC协议的研究与实现作者姓名黄俊豪学科专业通信与信息系统指导教师陈芳炯教授所在学院电子与信息论文提交日期2016年06月ResearchandimplementationofMACProtocolBasedonCSMAforUnderwaterAcousticSensorNetworksADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuangJunhaoSupervisor：Prof.ChenFangjio

2、ngSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN929.3学校代号：10561学号：201320108371华南理工大学硕士学位论文基于CSMA的水声传感器网络MAC协议的研究与实现作者姓名：黄俊豪指导教师姓名、职称：陈芳炯教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2016年6月12日论文答辩日期：2016年6月5日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：季飞教授

3、委员：陈芳炯教授余华教授田立斌高级工程师曾杰高级工程师华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期：户／（年＾月学位论文版权使用授权书：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即研究生在

4、校攻读学位期间论文王作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可公布学位论文的全、部或部分内容，可允许采用影印缩印或其它复制手段保存、汇编学位一论文。。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致本学位论文属于：密。，在年解密后适用本授权书已＾保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编

5、入Ｃ服Ｉ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂（请在上相应方内打Ｖ）：作者签名：日期化：指导教师签名：日期文成（０心摘要近年来，随着军事和民用方面对海洋资源开发活动的增加，水声传感器网络在海洋环境监测、矿藏探明开发、辅助导航、自然灾害预警、海上军事防御等方面有着广泛应用。与成熟的陆上无线网络不同，水声传感器网络有着环境恶劣、可用带宽窄、传播时延长、信号衰减大、多径明显、多普勒频移等特点。因此，陆上无线通信的媒体接入控制(MediumAccessControl，MAC

6、)协议不能直接用于水声传感器网络中。作为水声传感器网络的主要组成部分，媒体接入控制协议需要同时兼顾吞吐量、端到端时延和能耗等性能指标。迄今为止，研究者们设计了很多不同机制的MAC协议，以满足不同水声传感器网络场景的组网需要。本文针对传感网络末端500m范围内的互通子网络，研究了基于CSMA的CW-MAC(ContentionWindow-MAC)协议在此网络场景下应用。根据吞吐量与竞争窗口的关系，提出了一种基于黄金分割法的动态最优竞争窗口搜索方法。本文在CW-MAC基础上提出了基于差异化竞争窗口改进的DC

7、W-MAC(DifferentiatedContentionWindow-MAC)协议，提出的DCW-MAC协议根据节点到信宿或节点到干扰节点的距离差异化竞争窗口，以此优化网络性能。仿真结果表明，DCW-MAC协议对比原CW-MAC协议有更高的吞吐量和更低的端到端时延。本文提出了一种基于轮询调度的优化的邻居发现方法，减少了需要发送邻居发现包的数目和总传输字节数，从而减少了邻居发现时间和降低了发现包碰撞概率。最后，本文在NI-USB62ll数据采集卡、BII-5000功放及水听器组成的硬件设备上完成了MAC

8、协议测试平台框架及改进的DCW-MAC协议的具体设计与编程实现，并使用4个已有节点，在实验室水池中进行了组网测试。关键词：水声传感器网络；媒体接入控制；差异化竞争窗口；NS3IAbstractWiththeincreaseinmilitaryapplicationsandmarineresourcedevelopmentactivitiesrecently.Underwateracousticsensornetworks(UA