一种基于CSMA/CA的水声网络功率控制MAC协议

水声通信网络在资源勘探、灾害预报、环境监测等方面有广阔的应用前景。由于水声通信环境传播延迟高、带宽窄,TDMA、FDMA等多址接入方式的应用受到了限制,因此在水声网络中一般采用随机接入的方式。CSMA／CA是一种得到广泛应用的多址接入协议。在CSMA／CA协议的基础上,设计了一种适用于水声网络的功率控制MAC协议-PC-CSMA／CA协议。PC-CSMA／CA协议利用CSMA／CA进行RTS／CTS预约的特点,进行数据包传输的自适应功率调整,在不影响CSMA／CA协议的性能的同时节约了能量。仿真结果表明：改进后的协议大大减少了能量消耗,且不影响网络的吞吐量。     

延迟利用的多节点协同预约式水声网络MAC协议

水声网络媒体接入控制(Media Access Control,MAC)层为水声节点提供接入和冲突避免服务。由于水声信道面临着传播延迟高、带宽窄等困难,水声网络MAC协议的性能较低。文章在MACA-U协议的基础上,针对水声网络传播延迟高的特点,对信道预约的长等待时间进行利用,提出了一种RS-MACA协议。该协议在负载较低时与MACA-U协议兼容;在负载较高时,邻近节点可采用"并行发送"的方式发送,显著提高了吞吐量性能。发射节点在信道预约等待时间内,同时接受符合条件的邻节点的发送预约,邻节点不需要消耗额外时间进行信道预约。完成预约的节点按照时隙进行数据发射,避免了数据包的碰撞。NS3软件仿真结果表明,与MACA-U协议相比,改进后的协议吞吐量性能有明显的提升。     

水声通信与水声网络的发展与应用

水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。     

水声通信网数据链路层协议仿真研究

简要介绍了水声通信网的研究现状和水声网络组网方式,提出一种比较适合于浅海的水声通信网数据链路层协议,并在NS2仿真器上进行了仿真研究。仿真结果表明,该协议在浅海声信道环境中具有一定的适用性,在低负荷情况下,此协议可以满足系统的要求。满负荷时网络的吞吐量出现降低的现象需进一步改进。     

基于OPNET的分布式协议攻击的性能研究

目前,对水声网络协议干扰和攻击的研究大多采用单个节点的攻击方法。在此基础上,为提升攻击性能,研究了分布式协议攻击方法。通过OPNET仿真软件构建水声网络模型,采用不同的协议攻击方法对目标水声网络进行攻击仿真研究,包括单节点工作方式和多节点的分布式协议攻击。比较了不同的工作方式达到的干扰效果以及不同协议攻击方法的分布式攻击工作方式的干扰效果。结果表明,采用分布式协议攻击工作方式,在其他条件相同的情况下,目标网络吞吐量比单节点攻击工作方式多下降了5%以上,对水声网络的干扰效果更佳。     

一种吞吐量稳定能量节省的MAC协议

数据链路层协议是水声通信网研究的一个重要内容。海洋水声信道的传输条件十分恶劣,是一个随时空频变、强多径干扰、长传输时延、高环境噪声、可用带宽非常有限的信道。传统的无线电网络协议不能直接应用于水声环境中。T-Lohi是为分布式、短距离、密集型网络设计的一种数据链路层协议。它采用唤醒信号来进行信道的预约,防止数据的碰撞。理论分析和仿真结果表明,对于分布式、短距离、密集型网络,T-Lohi能提供吞吐量稳定、能量利用率高的网络服务。     

水声通信网MAC层协议分析与仿真

利用OPNET软件进行了水声通信网的仿真试验,比较了两类MAC层协议-ALOHA及CSMA/CA协议在树形拓扑结构下的网络性能。仿真结果表明:在水声环境中ALOHA协议的性能要好于CSMA/CA,两者皆可以应用于低负载网络中。     

基于路径到达率和动态广播时延的汇聚树协议

汇聚树路由协议(CTP)是目前无线传感器网络(WSN)中常用的数据采集路由协议。它是基于期望传输次数(ETX)的树型路由协议。但对多跳路径的衡量,简单的ETX相加往往无法良好刻画实际路径质量,致使该协议很难选出最优路径。本文提出了基于端到端的数据到达率(PDR)的CTP改进协议,能更好地衡量多跳路径的网络质量。据此选出的最优路径能构建更优的汇聚树,提高端到端数据传递的成功率,减少平均传递次数和平均传递时间,这样可以节省能耗,提高网络生存时间。同时,本文提出在建树过程中采取动态时延广播策略,可以有效减少建路由树时的广播次数,节省开销。     

一种改进的传感器网络分簇分层路由协议

在分析了无线传感器网络中传统的LEACH和LEACH-C路由协议基础上,结合MTE路由协议思想,提出了一种新的改进型分簇分层路由协议(improved clustering hierarchical routing protocol,ICH).文中簇首节点可以采用多跳方式传输数据包,且在选择中继节点时考虑节点剩余能量,对进入下一轮的条件进行了限制.实验表明,改进后的ICH协议的节点存活率比LEACH-C好.     

无线传感器网络中LEACH协议的节能改进算法

分析了低功耗自适应分簇路由协议(LEACH)算法,对算法中簇头选举数目的随机性做了改进并且在簇头选举时加入了对节点剩余能量的考虑,同时提出采用欧式平面上两条曲线交叉概率很大的思想,在簇头与基站之间建立多跳链路,从而解决了原协议中簇头与基站单跳通信能量消耗过大的问题.性能分析和仿真实验表明:改进的协议有效均衡了节点能耗,提高了网络寿命.     

低声能辐射下的两种水声跳频通信方法对比研究

水声信道是一个极其复杂的时变-空变-频变信道,因而进行水声通信,必须克服时变多途干扰等困难。将抗干扰能力强的跳频通信技术应用于水声通信领域,对于隐蔽性、保密性要求高的系统来说,该体制有着卓越的特性。在仿真环境下,对比研究了m序列和基于二维logistic映射的混沌序列的相关性、平衡性、功率谱特性、多址性等性能。构建了一种在低声能条件下的水声跳频通信系统,给出了系统编解码技术的实现方法。发射的帧信号由激活信号、同步信号、时延信号和三组(15,11)汉明码循环3次组成,采用了时间与频率的双分集技术进行纠错解码,从而增强了系统的保密性。通过外场试验,验证了利用m序列和混沌序列进行水声跳频通信的可行性,并对试验结果进行了对比研究。由于混沌序列的数量巨大且性能优异,非常适用于水声组网通信和保密性要求高的水声通信系统。因此,混沌序列在今后的水声跳频通信领域应有更广阔的应用前景。     

浅海远程水声Turbo编码跳频通信研究

结合Turbo编码和水声跳频通信技术,基于数字信号处理(DSP)成功地研制出了一种高效的抗多途、抗噪声浅海远程水声通信系统.该系统针对浅海远程水声信道的低信噪比、强多途及快速时变衰落特点,采用一种联合有限脉冲响应(FIR)数字窄带滤波和线性调频信号互相关检测的快速、精确的帧同步方法;利用快速频谱分析进行解调,使用复杂度...     

基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术研究

为了满足水下航行体的大范围水下定位跟踪测试要求,针对基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术进行深入研究。设计了一种紧凑型水声网络节点,该节点采用卧式安装结构,可通过水声或光电信号进行回收控制,具有结构轻便、布放效率高、回收可靠等特点。利用该水声网络节点,串行布放在某水域组成座底式长基线跟踪测试系统,该系统具备定位跟踪、航行参数遥测等功能。针对其定位跟踪及航行参数遥测功能进行湖上跑船试验,试验结果证明,该系统定位跟踪精度高,航行参数遥测功能可靠,遥测误码率低,总体覆盖范围大,可广泛应用于水下航行体的定位跟踪、导航测试等,具有较高的工程实用价值。     

一种支持多跳无线网QoS业务的MAC层接入协议

提供一定的服务质量保证(QoS)是多跳无线网络研究中的热点和难点,本文基于TDMA/FDMA机制提出了一种支持多信道多跳无线网络话音级QoS业务的MAC层接入协议RA/SRN。该协议以RBRP协议思想为基础,针对无线信道中隐藏、暴露终端造成的信道利用率降低和分组冲突问题进行改进设计,减小了信道冲突概率,提高了信道利用率,降低了信道接入时延,为网络层QoS路由协议提供了良好的支持。     

用于多跳中继网络的随机接入协议

随着计算机技术的发展,计算机网路已经深入到千家万户,在人们日益增长的物质文化需求下,人们通过计算机网络来实现生活当中的各项活动,造成了网络信道暴涨,然而现有的网络服务水平已经不能满足当代人们网络资源的需求了,提高网络服务的质量已经成为当代网络发展的重要内容。文章对多跳中继网络进行了一些介绍,分析了多跳中继网络的随机接入协议。     

基于能量有效的Ad hoc路由协议的研究

Ad hoc网络是一种无基础设施,由无线移动终端组成的临时多跳自治网络。本文从能量有效的目标出发,对3类不同策略的路由协议进行比较,评价各个协议之间的性能优劣。     

一种按需多径的无线传感器网络簇头路由协议

针对分簇无线传感器网络中簇头之间通信联通难以保证,由簇头构成的多跳网络拓扑频繁变化的特点,提出了一种按需多径的簇头路由(OMCHR)协议.对比现有按需路由协议,其创新之处在于:(1)利用层ID限制路由控制消息的广播转发,并控制传输路径的跳数;(2)在路由发现过程中根据需要任命部分成员节点充当路由节点,保证簇头间的通信联...     

水声通信中的混沌跳频技术研究

为了提高水声通信的保密性能,提出了一种简洁的混沌跳频图案实现方法。研究了量化logistic混沌序列产生的跳频图案性能,给出了平衡性、相关性、跳频间隔的仿真结果,验证了近距离水声通信中采用混沌跳频技术的可行性。     

水声网络中的跨层设计研究

跨层设计是水声网络中急需解决的关键技术之一。对于能量和可用频带严重受限的水声网络系统,跨层设计能有效地利用海洋声信道环境下稀少的可用资源,克服分层网络设计中非最优和不灵活的缺点,使系统运行在最佳模式下。在介绍国内外水声网络跨层设计研究的基础上,提出了一种基于控制通道和数据通道的双通道水声网络跨层设计模型,分析了该跨层网络模型的优势,并给出一种自适应节点调制和编码的双通道水声网络跨层模型应用方案,在水池和厦门海域中进行了多节点自组织组网实验,验证了该方案的可行性,表明双通道跨层模型在水声网络设计中具有良好的应用前景。     

跨层设计的AODV路由设计与仿真

随着网络对无线、移动和全IP化的需求,Ad Hoc网络成为人们日常通信活动中所普及的网络。本文借助跨层设计理念,在AODV协议中添加跨层参数,对AODV协议路由发现过程的路由更新操作进行改进。根据Ad Hoc网络通信特点和AODV路由协议运行原理,结合跨层设计理念,设计并实现了一种基于跨层设计的AODV路由——CL-AODV。