水声通信网络仿真软件的设计与运行管理模块的实现

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ＵＤＣ：密级编号

工学硕士学位论文

水声通信网络仿真软件的设计

与运行管理模块的实现

硕士研究生：朱长宝

指导教师

学位级别：孙大军教授：工学硕士

学科、专业：水声工程

所在单位：水声工程学院

论文提交日期：２００９年２月

论文答辩日期：２００９年３月学位授予单位：哈尔滨工程大学

哈尔滨Ｔ程大学硕十学位论文

摘要

目前，水声通信网络已是水声界研究的热点，本论文研究的目的是为水声通信的仿真提供一个软件平台，该平台可以在不受地理环境和实际水声硬件设备限制的条件下进行水声通信网络性能分析的仿真实验，有助于水声通信网的研究。

论文以水声通信网络仿真软件开发项目为背景，在综合分析水声通信以及计算机软件开发知识的基础上将水声通信网络仿真软件分成６个模块：运行管理模块，水声通信网络设置模块，信道模块，调制解调模块，协议接口模块以及水声通信网络协议模块。运行管理模块工作模式为服务器／客户端工作模式。文中给出了物理时间模拟的算法、计算机网络管理的流程、节点信息和仿真信息管理模块的实现方法。论文以ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０为软件开发工具，以ＯｐｅｎＧＬ为图形环境开发引擎，最终完成了运行管理模块和人机接口界面的开发，该运行管理模块设计上逻辑清晰、算法简洁，实现后的人机界面清晰明了、易于操作。

经测试，水声通信网络仿真软件能够胜任基于计算机通信网络的多机水声通信网络的仿真，运行管理模块能够正确的协调水声通信网络中的各通信节点模块之间的数据传输，同时可以利用仿真运行管理模块的日志信息对水声通信网络性能进行统计分析。关键词：水声通信网；运行管理；用户组件；节点

哈尔滨Ｔ程大学硕十学何论文

ＡＢＳＴＲＡＣＴ

Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃ

ｂｅｃｏｍｅａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋ（ＵＡＣＮ）ｈａｓｈｏｔｓｐｏｔｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｓ，ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓａｉｍｓｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ，ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｌｉｍｉｔｅｄｔｏｔｈｅｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｌｕｎｄｅｒｗａｔｅｒａｃｏｕｓｔｉｃｈａｒｄｗａｒｅｅｑｍｐｍｅｎ＿ｔＳ．Ｔｈｅａｃｏｕｓｔｉｃｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｓｗｉｌｌｂｅｎｅｆｉｔｍｏｒｅｆｒｏｍｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍ．

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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、数据和文献的引用己在文中指出，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，均己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）：鞭

日期：矽秒＇年弓月／节日

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（口在授予学位后即可口在授予学位１２个月后口解密后）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）：郴

ｊ日期：如吲年弓月７日咖哆年乡月厂罗日导师（签字）：栅ｌｊ

哈尔滨ｊＩ：程大学硕士学位论文

第１章绪论

１．１课题背景和意义

随着科学技术的高速发展，以及人类对覆盖地球面积７０％的海洋的认识与探索的逐步深化，海洋因其在经济上的巨大潜力和军事战略上的重要地位越来越被人们所重视。

水声网络是无线网络和水声通信技术相结合的产物。水声网络的发展主要有两类动因：一是海洋数据收集：二是水下预警…。采用水声网络可以在一个较长的时期内把在较大范围海区内分布的水下设备获取的各类信息通过网络传输汇总而进行实时处理，这样可以大大地提高对海洋信息的获取和处理能力。水声通信网的应用领域极其广泛：海洋数据取样网络、海洋环境监控、海下勘探、自然灾害的预防、辅助航海、矿藏勘测、分布式战术监测ＢＨ引。

然而，建立一个水声网络所需要的硬件设备是非常庞大的和复杂的，需要的周期也比较长，耗费的资源较多等等，由于这些因素的限制影响到了水声网络的发展，因此，在无水声硬件设备的情况下进行水声通信网络的软件仿真是研究水声网络的一个重要手段。目前无线网络的仿真软件主要有ＯＰＮＥＴ、ＯＭＮｅｔ＋＋、ＮＳ２、ＢＯＮｅＳ，其中ＯＰＮＥＴ几乎适用所有网络和网络技术，ＮＳ２主要面向网络技术协议研刭ｑ１叼。虽然可以使用这些软件做一些水声通信网络的纯网络层仿真，但是总的来说这些网络仿真软件是针对陆地无线网络的，这些软件缺乏对通信物理层以及水声信道的有效模拟，因此开发整合复杂水声信道传播环境以及通信物理层的水声通信网络软件具有重要的理论与现实意义。

１．２水声通信网国内外发展概况

随着世界各国海洋开发步伐的加快，对水下传感器网络、水下监视系统、水声预警网络的需求愈来愈迫切，目前水声通信网络的研究成了世界水声领域内的研究热点。水声通信网研究面临的主要困难是：海洋声信道的长延时、可用频带有限、严重的时变多途影响、功耗限制、网络安全性等。尽管水声技术已经研究几十年了，但是水声通信网络只是一个新的领域。国内外对水声通信网技术的研究还属于初步阶段，哈尔滨工程大学¨伽、东南大学口１和中国

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