基于OFDM的水声传感器网络MAC协议研究

发布时间：2017-05-24 07:00

  本文关键词：基于OFDM的水声传感器网络MAC协议研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了在具有能耗受限的水声传感器网络中实现高速可靠的水声通信,如何建立有效的介质访问控制(MAC)协议是亟待解决的问题之一。正交频分复用技术可以有效的利用水声信道以实现高速水声通信网络,本文主要基于簇结构水声传感器网络,并结合多载波水声通信技术的特点,设计一种低能耗混合型MAC协议——DmRMP/CB协议。该协议在充分使用信道资源的同时,可以显著降低传感器网络的整体能耗。论文的主要研究工作如下：1、讨论了水声传感器网络组成、结构及水声通信网络协议栈的基本架构,并介绍了水声通信网络的研究现状及应用。对多载波水声通信系统的结构及特点进行了研究,讨论了水声传感器网络MAC协议的基本设计准则及需要考虑的重要因素,并为簇结构多载波水声传感器网络建立了基本的传输模型。2、设计了一种基于簇结构多载波水声传感器网络的DmRMP/CB协议,研究了一种改进的CSMA/CA协议以优化传感器节点的信道竞争过程,采用人工蚁群算法完成了传输能耗优化方案的验证与优化,并给出了不同时隙内DmRMP/CB协议的详细流程及算法。3、结合实际水声传感器网络的特点,建立了多载波水声传感器网络的仿真模型,并对DmRMP/CB协议的性能进行了仿真试验。仿真结果表明,DmRMP/CB协议可以在满足网络需求的前提下有效的降低网络的整体能耗,从而延长网络的整体寿命。
【关键词】：水声传感器网络 水下多载波通信 MAC协议 能耗优化算法
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.3;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8
• 1.2 水声传感器网络概述8-11
• 1.2.1 水声传感器节点构成9
• 1.2.2 水声通信网络的特点9-10
• 1.2.3 水声通信网络结构10-11
• 1.2.4 水声通信网络协议架构11
• 1.3 水声通信网络的研究现状11-13
• 1.4 本文主要工作13-16
• 第二章 多载波水声传感器网络通信模型与MAC协议设计16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 簇结构多载波水声传感器网络通信模型16-20
• 2.2.1 多载波水声通信系统基本结构16-18
• 2.2.2 水声信道模型18-19
• 2.2.3 传感器节点模型19-20
• 2.3 多载波水声传感器网络MAC协议设计20-22
• 2.3.1 基本网络传输模型20-21
• 2.3.2 DmRMP/CB协议设计21-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第三章 DmRMP/CB协议实现24-40
• 3.1 引言24
• 3.2 IBT时隙流程及实现24-27
• 3.2.1 IBT时隙流程24-26
• 3.2.2 动态IBT时隙实现26-27
• 3.3 IPT时隙流程及实现27-37
• 3.3.1 IPT时隙流程27-28
• 3.3.2 IPT时隙传输模型28-30
• 3.3.3 指派方案优化问题分析30-31
• 3.3.4 使用蚁群算法验证弱可行方案31-35
• 3.3.5 可行方案的蚁群优化算法35-36
• 3.3.6 指派方案优化算法流程36-37
• 3.4 本章小结37-40
• 第四章 DmRMP/CB协议仿真模型及结果分析40-62
• 4.1 引言40
• 4.2 多载波水声传感器网络基本仿真模型40-41
• 4.3 IBT时隙仿真模型及性能分析41-55
• 4.3.1 IBT时隙仿真模型41
• 4.3.2 定长IBT时隙性能仿真41-52
• 4.3.3 动态IBT时隙性能仿真52-55
• 4.4 IPT时隙仿真结果及性能分析55-61
• 4.4.1 IPT时隙仿真模型55
• 4.4.2 指派优化算法单次仿真结果分析55-56
• 4.4.3 指派优化算法总体性能仿真结果分析56-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 结论62-64
• 5.1 本文工作总结62-63
• 5.2 未来工作展望63-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果70

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