水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議研究.pdf

1、水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是近年來人們研究的熱點(diǎn),為了使這項(xiàng)技術(shù)盡快得到更為廣泛的推廣和應(yīng)用,本文以水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層作為研究?jī)?nèi)容和研究方向。本研究主要目的是根據(jù)水聲信道的特點(diǎn),從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā),研究適合水下應(yīng)用環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層相關(guān)協(xié)議。
　　首先綜述了水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究背景和現(xiàn)狀及其數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的研究進(jìn)展;介紹了水聲信道的特性及其對(duì)水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的影響;分析了水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、,研究了水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問控制協(xié)議和差錯(cuò)控制協(xié)議。
　　其次,論文一方面針對(duì)CSMA/CA協(xié)議中BEB退避算法信道利用率低、節(jié)點(diǎn)接入不公平等缺點(diǎn)提出一種ABA退避算法,進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。ABA退避算法根據(jù)收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的傳播時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載來動(dòng)態(tài)調(diào)整相關(guān)節(jié)點(diǎn)的退避時(shí)間,從而提高了節(jié)點(diǎn)接入公平性和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等性能。另一方面,論文還結(jié)合停等式ARQ協(xié)議和滑窗式ARQ協(xié)議,提出了一種SWE-ARQ協(xié)議。在該協(xié)議中,發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)

3、送一組數(shù)據(jù)窗口(m個(gè)數(shù)據(jù)包)后,等待一組ACK確認(rèn)幀,并且通過信道質(zhì)量的優(yōu)劣來確定下次重傳時(shí)數(shù)據(jù)包的復(fù)制次數(shù),以獲得更高的信道利用率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　最后利用OPNET仿真工具對(duì)所改進(jìn)的通信協(xié)議進(jìn)行建模仿真,對(duì)CSMA/CA協(xié)議中所選用的兩種退避算法(ABA退避算法和BEB退避算法)從數(shù)據(jù)包傳輸成功率、吞吐量以及傳播時(shí)延等不同性能指標(biāo)進(jìn)行比較,仿真結(jié)果表明ABA退避算法比BEB退避算法更有優(yōu)越性。并且,在網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能指標(biāo)方面將

4、 SW-ARQ協(xié)議和SWE-ARQ協(xié)議進(jìn)行了對(duì)比,仿真結(jié)果證明SWE-ARQ協(xié)議可以獲得更理想的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。同時(shí)論文還根據(jù)仿真結(jié)果給出了SWE-ARQ協(xié)議在不同的發(fā)送窗口下,數(shù)據(jù)包大小與傳輸成功率以及吞吐量效率的相互關(guān)系。
　　總之,本文研究了水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,對(duì)退避算法和差錯(cuò)控制協(xié)議進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)和優(yōu)化,使網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、時(shí)延等性能指標(biāo)得到了改善提高。這些研究成果對(duì)水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供了有益的