水下無線傳感器網絡數據鏈路層協(xié)議研究.pdf

1、水下無線傳感器網絡技術是近年來人們研究的熱點,為了使這項技術盡快得到更為廣泛的推廣和應用,本文以水下無線傳感器網絡數據鏈路層作為研究內容和研究方向。本研究主要目的是根據水聲信道的特點,從網絡拓撲結構出發(fā),研究適合水下應用環(huán)境的無線傳感器網絡數據鏈路層相關協(xié)議。
　　首先綜述了水下無線傳感器網絡的研究背景和現(xiàn)狀及其數據鏈路層協(xié)議的研究進展;介紹了水聲信道的特性及其對水下無線傳感器網絡性能指標的影響;分析了水下無線傳感器網絡的拓撲結構

2、,研究了水下無線傳感器網絡數據鏈路層的介質訪問控制協(xié)議和差錯控制協(xié)議。
　　其次,論文一方面針對CSMA/CA協(xié)議中BEB退避算法信道利用率低、節(jié)點接入不公平等缺點提出一種ABA退避算法,進行相應改進。ABA退避算法根據收發(fā)節(jié)點之間的傳播時延和網絡負載來動態(tài)調整相關節(jié)點的退避時間,從而提高了節(jié)點接入公平性和網絡吞吐量等性能。另一方面,論文還結合停等式ARQ協(xié)議和滑窗式ARQ協(xié)議,提出了一種SWE-ARQ協(xié)議。在該協(xié)議中,發(fā)送節(jié)點發(fā)

3、送一組數據窗口(m個數據包)后,等待一組ACK確認幀,并且通過信道質量的優(yōu)劣來確定下次重傳時數據包的復制次數,以獲得更高的信道利用率和網絡吞吐量。
　　最后利用OPNET仿真工具對所改進的通信協(xié)議進行建模仿真,對CSMA/CA協(xié)議中所選用的兩種退避算法(ABA退避算法和BEB退避算法)從數據包傳輸成功率、吞吐量以及傳播時延等不同性能指標進行比較,仿真結果表明ABA退避算法比BEB退避算法更有優(yōu)越性。并且,在網絡吞吐量性能指標方面將

4、 SW-ARQ協(xié)議和SWE-ARQ協(xié)議進行了對比,仿真結果證明SWE-ARQ協(xié)議可以獲得更理想的網絡吞吐量。同時論文還根據仿真結果給出了SWE-ARQ協(xié)議在不同的發(fā)送窗口下,數據包大小與傳輸成功率以及吞吐量效率的相互關系。
　　總之,本文研究了水下無線傳感器網絡的數據鏈路層協(xié)議,對退避算法和差錯控制協(xié)議進行了相應的改進和優(yōu)化,使網絡的吞吐量、時延等性能指標得到了改善提高。這些研究成果對水下無線傳感器網絡協(xié)議的設計與實現(xiàn)提供了有益的