水下移动节点间的水声通信组网协议仿真研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文水下移动节点间的水声通信组网协议仿真研究硕士研究生：付裕晖指导教师：周锋副教授学科、专业：信息与通信工程论文主审人：崔宏宇副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文水下移动节点间的水声通信组网协议仿真研究硕士研究生：付裕晖指导教师：周锋副教授学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年2月24日论文答辩日期：2018年3月10日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.Eng

2、.TheSimulationResearchoftheNetworkProtocolsfortheUnderwaterAcousticCommunicationMobileNodesCandidate:FuYuhuiSupervisor:AssociateProf.ZhouFengAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Feb.24th,2018DateofOralExamination:Mar.10th,20

3、18University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程

4、大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日水下移动节点间的水声通信组网协议仿真研究摘要随着各国把目光迫切地投向更大的海洋空间，水下无人航行器作为作

5、战和获取信息的重要手段成为了海洋开发研究的重点和未来水下攻坚战的作战核心。同时无人航行器的协同关系到多航行器的作用效能，为了进一步提升其组成的移动水下组网的灵活性和高效性，研究多航行器的协同及其编队组网技术迫在眉睫。另外低成本、低硬件平台而又操作灵活的水下移动组网仿真技术被广为看好，论文基于这样的需求展开相关研究工作。首先，在OPNET平台中建立水下移动节点模型，包括仿真机制与流程研究，针对水下移动环境特性进行管道建模、节点移动方式建模，并选择扩频通信作为物理层调制方式，代入仿真节点不同运动速度下的信噪比-误码率曲线以贴近水下移动环境。确定信息汇集业务组网和信息交互业务组网这两种根据应

6、用需求分类的移动组网对应拓扑结构和研究内容，为后续的仿真奠定基础。其次，给定移动组网网络协议性能评价标准，分析信息汇集业务移动组网适用的MAC层协议，网内采用Tri-message时间同步协议和基于时隙再分配的TDMA协议。在OPNET仿真平台中仿真组网时钟偏移修正情况，探索时间同步协议的有效性和其移动情况下的界限，通过获取skew和offset参数发现在该种拓扑环境下，移动节点运动速度在8节以下时，时间同步性能良好，满足汇聚业务需求。再对改进前后的TDMA协议的网络吞吐量、丢包率、端到端时延进行对比仿真，验证改进后的协议网络性能优于传统TDMA协议，更适合于信息汇集业务集中式移动组网

7、需求。再次，分析信息交互业务移动组网MAC和路由层适用协议，并对适用于水下的MACAU和AODV协议进行原理分析和进程层设计，路由层上从端到端时延、路由平均跳数、吞吐量、移动有效性、拓扑适应性等方面证明该路由协议性能和有效性。最后，在信息交互业务移动组网MAC层上进行ALOHA和MACAU两种协议的对比仿真，通过端到端时延，丢包率和吞吐量的仿真结果评估MACAU协议性能。发现ALOHA协议在指令（短帧）传输上吞吐量较高一些，但从整体对比来说，基