基于TDMA协议的水声通信网络MAC协议的研究与实现

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于TDMA协议的水声通信网络MAC协议的研究与实现硕士研究生：安楠指导教师：李想讲师学科、专业：水声工程论文主审人：赵安邦教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于TDMA协议的水声通信网络MAC协议的研究与实现硕士研究生：安楠指导教师：李想讲师学位级别：工学硕士学科、专业：水声工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年3月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInde

2、x:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchandImplementationoftheMACProtocolforUnderwaterAcousticNetworksbasedonTDMAProtocolCandidate:AnNanSupervisor:Lecture.LiXiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:UnderwaterAcousticEngineeri

3、ngDateofSubmission:Mar,2018DateofOralExamination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、分组和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明

4、。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关分组库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大

5、学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于TDMA协议的水声通信网络MAC协议的研究与实现摘要为探索开发海洋资源、保护国家领海安全，近年来国内外对水声通信网络进行了大量研究。媒质接入控制（MAC）协议是水声自组织网络的关键技术之一，其首要任务是合理分配水声信道资源并保证可靠传输。水下环境特殊且复杂，特别是长时延和窄带宽，给MAC协议的设计带来挑战。因此

6、，如何设计一款水声通信MAC协议使其最大限度提高网络吞吐量和可靠性，同时又能降低功率消耗和信息传输延时是一项非常紧要的工作。故本论文在现有水声传感器网络MAC协议的基础上开展如下工作。首先，分析水声通信MAC协议面临的问题，对部分现有MAC协议的原理进行研究和分析，包括ALOHA、传统TDMA、DACAP、T-Lohi等。同时分析和研究NS2及其扩展网络仿真软件的框架和原理，为水声通信网MAC协议的仿真打好基础。其次，在传统TDMA协议的基础上提出了一种基于时隙预约的水声通信MAC协议（SR-TD

7、MA）。该协议通过预约机制动态地调整每个数据发送周期的长度，避免空闲时隙的浪费，并且通过统一回复确认ACK缩短单个数据时隙的长度，解决了传统TDMA协议水下信道利用率低的问题，提高了网络性能。将SR-TDMA协议与ALOHA、传统TDMA进行仿真对比，分析其网络性能优劣。同时对以上MAC协议的数据包长及数据包产生周期进行仿真优化，对其适用范围进行分析。最后，在ALOHA和SR-TDMA协议的基础上提出了自适应MAC协议。该协议通过自动切换两种协议机制，解决了ALOHA协议的高丢包率和SR-TDMA

8、协议的长时延问题。仿真实验表明，自适应MAC协议具有较好的网络性能。关键词：水声通信网络；MAC协议；SR-TDMA协议；自适应MAC协议；NS2哈尔滨工程大学硕士学位论文基于TDMA协议的水声通信网络MAC协议的研究与实现ABSTRACTInordertoexploreanddevelopmarineresourcesandprotectthesecurityofnationalterritorialsea,alargenumberofresearcheshavebeencarr