多跳水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議性能分析研究.pdf

1、水下傳感器網(wǎng)絡(luò)研究已變得越來越重要，其擁有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，如海軍戰(zhàn)術(shù)監(jiān)視、海洋數(shù)據(jù)采集、近海勘探以及災(zāi)難預(yù)防等。由于在海水中無線電和光波嚴(yán)重衰減，聲通信技術(shù)是水下傳感網(wǎng)采用的典型物理層通信技術(shù)，也就是水聲傳感網(wǎng)絡(luò)（UASNs）。然而，水下聲波速度僅約為1500 m/s，比無線電傳播速度低五個數(shù)量級。而水中聲信道帶寬僅為無線電信道的千分之一。因此，相比無線傳感網(wǎng)（WSNs），UASNs具有傳播延遲長和可用帶寬有限等特點，這對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和應(yīng)

2、用設(shè)計提出極大挑戰(zhàn)。
　　與WSNs相似，媒體訪問控制（MAC）協(xié)議在UASNs中扮演了重要的角色，直接影響著網(wǎng)絡(luò)整體性能。當(dāng)前，對于UASNs中MAC協(xié)議的理論分析研究多關(guān)注于單跳拓?fù)?。然而，多跳網(wǎng)絡(luò)實用性更高，并能提供更大的覆蓋范圍。因此，本文將研究多跳拓?fù)渖闲诺涝L問協(xié)議的性能。
　　本文的具體內(nèi)容研究如下：首先，本文針對一個已有的Aloha協(xié)議性能分析模型進行研究，該模型隱含地假設(shè)一個節(jié)點可以同時發(fā)出兩個數(shù)據(jù)包，而這與

3、水聲信道的半雙工特性不符?；谶@個發(fā)現(xiàn)，本文提出了一個改進的分析模型并通過NS-3構(gòu)造仿真實驗對其進行驗證。仿真顯示，改進的分析模型比原模型更精確。其次，本文提出了一個Slotted Aloha協(xié)議性能分析模型，并證明其傳輸服從獨立的伯努利過程。通過分析網(wǎng)絡(luò)利用率的上界，本文進一步獲得了針對特定負(fù)載最大發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)性能的最佳節(jié)點數(shù)。分析與仿真數(shù)據(jù)表明，該模型具有很高的精確性。
　　通過分析發(fā)現(xiàn)，Aloha協(xié)議和Slotted Aloh