水声网络可靠组网与传输技术
发布时间：2020-10-16 17:22
水声信道低带宽、高误码率、长传播时延的特点给水声网络的可靠传输带来了极大挑战。本文从组网的协议体系架构出发,研究数据链路层的媒介碰撞避免、网络层的可靠多跳路由转发、以及端到端的可靠传输控制,实现链路级和路径级的可靠组网和传输。主要研究内容与贡献包括:1)时空耦合的水声媒介接入控制:该研究工作深入分析水声网络传输的媒介碰撞机理,指出长传播时延导致的时间与空间因素耦合,是水声网络媒介接入的重要特点和挑战。同时,推导MAC无传输碰撞的时空条件和无碰撞概率,指出水声MAC具有环形的并行传输碰撞区域。进一步研究容量最大化的无调度帧间传输冲突的MAC调度,将其建模为一个混合整数规划问题。基于节点的最优调度策略分析,设计启发式的调度算法。仿真结果表明,所提算法可以达到星型网络的最优MAC调度,在网状网络下也比现有算法具有更好的调度性能。2)基于距离向量的水声机会路由协议:该研究工作针对水声网络基于深度路由存在空洞区域和长距离绕行转发的问题,提出了一种基于距离向量的机会路由协议(DVOR)。DVOR利用查询机制建立距离向量,不需要复杂的信令交换来选择中继候选和协调潜在中继的数据包转发,是一种轻量级的路由协议。DVOR有效避免进入通信空洞区域以及长距离绕行转发数据包,实现水声传感器网络的机会可靠转发。仿真结果表明,DVOR协议在数据包投递率、平均跳数和端到端延迟等方面优于现有的DBR和DUOR协议。3)端到端跨层可靠机会传输控制:该研究工作为了实现可靠传输,提出一种跨层前向纠错机制,即基于分组的FEC采用喷泉编码,以及基于比特的FEC采用信道编码,实现机会传输,无需每个数据包反馈确认信息,克服水声信道的易错特性。还提出一种基于离散随机逼近的在线吞吐量优化算法,克服水声信道的长传播时延特性,进一步优化跨层前向纠错机制。仿真结果表明CL-FEC提高了网络传输的吞吐量。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究问题
1.3 水声可靠组网和传输的挑战
1.4 论文的研究内容及贡献
第二章 水声可靠组网与传输研究现状
2.1 网络可靠性研究现状
2.1.1 可靠水声通信链路技术
2.1.2 网络可靠性理论
2.1.3 网络可靠性研究现状小结
2.2 水声网络MAC研究现状
2.2.1 传播时延动态变化对MAC的影响
2.2.2 水声媒介接入控制分类分析
2.2.3 水声媒介接入控制研究现状小结
2.3 水声网络路由协议研究现状
2.3.1 现有路由协议分析
2.3.2 水声路由研究现状小结
2.4 水声网络可靠传输研究现状
2.4.1 差错控制机制
2.4.2 可靠传输研究现状小结
第三章 空时耦合的水声网络媒介接入控制
3.1 引言
3.2 水声网络的MAC碰撞分析
3.2.1 无碰撞传输的时空条件
3.2.2 碰撞分析
3.3 时空耦合下的MAC调度
3.3.1 容量最优的MAC调度
3.3.2 启发式算法
3.4 仿真结果分析
3.4.1 仿真参数设定
3.4.2 仿真结果及分析
3.5 本章小结
第四章 基于距离向量的水声机会路由协议
4.1 引言
4.2 网络模型以及DVOR系统描述
4.2.1 网络模型
4.2.2 DVOR原理概述
4.3 DVOR协议设计
4.3.1 距离向量的建立
4.3.2 源节点的路由和发送
4.3.3 中间节点的机会转发
4.3.4 扩展到多汇聚节点的场景
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第五章 水声网络的端到端跨层可靠机会传输
5.1 引言
5.2 跨层前向纠错机制实现机会可靠传输
5.2.1 水声可靠传输面临的挑战
5.2.2 跨层前向纠错机制
5.2.3 CL-FEC机会传输特点
5.3 基于随机优化逼近的端到端吞吐量优化
5.3.1 端到端吞吐量优化问题描述
5.3.2 基于离散随机逼近的算法设计
5.4 仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】
本文编号：2843548
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.3
【文章目录】：
摘要
Abstract
英文缩略词
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究问题
1.3 水声可靠组网和传输的挑战
1.4 论文的研究内容及贡献
第二章 水声可靠组网与传输研究现状
2.1 网络可靠性研究现状
2.1.1 可靠水声通信链路技术
2.1.2 网络可靠性理论
2.1.3 网络可靠性研究现状小结
2.2 水声网络MAC研究现状
2.2.1 传播时延动态变化对MAC的影响
2.2.2 水声媒介接入控制分类分析
2.2.3 水声媒介接入控制研究现状小结
2.3 水声网络路由协议研究现状
2.3.1 现有路由协议分析
2.3.2 水声路由研究现状小结
2.4 水声网络可靠传输研究现状
2.4.1 差错控制机制
2.4.2 可靠传输研究现状小结
第三章 空时耦合的水声网络媒介接入控制
3.1 引言
3.2 水声网络的MAC碰撞分析
3.2.1 无碰撞传输的时空条件
3.2.2 碰撞分析
3.3 时空耦合下的MAC调度
3.3.1 容量最优的MAC调度
3.3.2 启发式算法
3.4 仿真结果分析
3.4.1 仿真参数设定
3.4.2 仿真结果及分析
3.5 本章小结
第四章 基于距离向量的水声机会路由协议
4.1 引言
4.2 网络模型以及DVOR系统描述
4.2.1 网络模型
4.2.2 DVOR原理概述
4.3 DVOR协议设计
4.3.1 距离向量的建立
4.3.2 源节点的路由和发送
4.3.3 中间节点的机会转发
4.3.4 扩展到多汇聚节点的场景
4.4 仿真结果与分析
4.5 本章小结
第五章 水声网络的端到端跨层可靠机会传输
5.1 引言
5.2 跨层前向纠错机制实现机会可靠传输
5.2.1 水声可靠传输面临的挑战
5.2.2 跨层前向纠错机制
5.2.3 CL-FEC机会传输特点
5.3 基于随机优化逼近的端到端吞吐量优化
5.3.1 端到端吞吐量优化问题描述
5.3.2 基于离散随机逼近的算法设计
5.4 仿真结果与分析
5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 冯涛;李洪涛;袁占亭;马建峰;;伯努利节点网络模型的拓扑鲁棒性分析方法[J];电子学报;2011年07期
本文编号：2843548
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2843548.html
