《哈尔滨工程大学》2009年硕士论文

发布时间：2016-10-07 07:03

  本文关键词：水声通信网络MAC层协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工程大学》 2009年

水声通信网络MAC层协议研究

于香亮  

【摘要】： 水声通信网对于海洋资源勘探开发、海洋环境立体监测、灾难预防、地震预报、辅助导航以及军事战略防卫等方面具有十分重要的意义。水声通信网同无线电网络的最大区别在于其较大的传播时延、很高的物理层误码率以及非常低的传输速率,因此水声通信网的MAC层协议不能完全应用无线电网络的标准协议。 本论文的研究内容是水下通信网MAC层协议的设计,主要是在水声通信网物理层完全满足水声通信要求的假设下,数据链路层如何保证数据在网络层与物理层之间的透明传输。 论文基于水声信道,对目前广泛使用的三种协议即ALOHA、基本的CSMA/CA、RTS/CTS应答方式的CSMA/CA数据链路层协议进行了仿真研究,并从网络吞吐量、端到端平均时延、误码率、链路利用率方面进行了性能对比。仿真结果表明,基本的CSMA/CA虽然误码率略逊于应答方式的CSMA/CA,但在其它三个方面其性能明显优于另两类协议,因此基本的CSMA/CA更适合应用于水声通信网。 基本的CSMA/CA在数据包发生冲突时,采用二进制指数退避算法进行退避来预防下次数据包传输时的碰撞。水声通信网的数据率很低,二进制指数退避算法浪费了大量的退避时间,使节点接入信道的速度显著减慢。为了克服基本的CSMA/CA接入信道的速度,本文对二进制指数退避算法进行了改进。改进的退避算法根据当前信道的空闲时隙进行时隙个数的自适应调整,仿真结果表明在信道接入时间、网络利用率等方面协议的性能均有所提高。

【关键词】：
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TN929.3
【目录】：

摘要5-6

ABSTRACT6-9

第1章 绪论9-18

1.1 论文的研究背景和意义9

1.2 水声通信网发展现状9-13

1.3 水下通信网体系结构13-16

1.3.1 水声通信网基本组成13-14

1.3.2 水声通信网的组网方式14-16

1.3.3 水声通信网的网络结构16

1.4 本论文主要研究内容16-18

第2章 水声通信网协议的综合研究18-38

2.1 水声通信网分层结构18-24

2.1.1 物理层(Physical Layer)19

2.1.2 数据链路层(Data Link Layer)19-23

2.1.3 网络层(Network Layer)23-24

2.2 水声通信网协议基本思想24-32

2.2.1 水声信道与陆上无线信道的差异24-25

2.2.2 水声通信网链路层多址接入协议25-32

2.3 网络协议仿真软件OPNET32-37

2.3.1 网络仿真技术介绍32-33

2.3.2 OPNET特点及建模机制33-37

2.4 本章小结37-38

第3章 水声通信网MAC协议研究38-57

3.1 引言38

3.2 水声通信网MAC协议38-44

3.2.1 水声通信网协议分类38

3.2.2 ALOHA协议38-39

3.2.3 CSMA/CA协议39-44

3.3 水声通信网基本MAC协议仿真44-56

3.3.1 ALOHA协议仿真44-49

3.3.2 CSMA/CA协议两种工作方式仿真49-51

3.3.3 CSMA/CA协议仿真51-54

3.3.4 协议性能对比分析54-56

3.4 本章小结56-57

第4章 水声通信网MAC层协议算法改进57-67

4.1 引言57

4.2 MAC算法改进思想57-61

4.2.1 MAC层算法性能深入分析57-58

4.2.2 MAC层退避算法存在的问题58-59

4.2.3 MAC层退避算法改进思想59-61

4.3 改进的MAC算法实现61-64

4.3.1 退避过程算法的实现61-62

4.3.2 数据帧冲突过程算法的实现62

4.3.3 数据帧成功发送过程算法的实现62-63

4.3.4 延迟过程算法的实现63-64

4.4 改进的MAC算法的仿真64-66

4.5 本章小结66-67

结论67-68

参考文献68-72

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果72-73

致谢73

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【引证文献】

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本文编号：132349