水声传感器网络机会路由协议设计

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1、工程硕士学位论文水声传感器网络机会路由协议设计作者姓名张洁工程领域电子与通信工程校内指导教师季飞教授校外指导教师艾育华高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年04月DesignofanUnderwaterAcousticSensorNetworkOpportunisticRoutingProtocolADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangJieSupervisor：Prof.JiFeiSouthChinaUniversityo

2、fTechnologyGuangzhou,China分类号：TN929.3学校代号：10561学号：201321009653华南理工大学硕士学位论文水声传感器网络机会路由协议设计作者姓名：张洁指导教师姓名、职称：季飞教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：水声通信理论与技术论文提交日期：2016年04月20日论文答辩日期：2016年06月05日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：曾杰高级工程师委

3、员：季飞教授陈芳炯教授余华教授田立斌高级工程师华南理工大学摘要海洋工程已经成为当今科学技术研究的一大热点，水声通信是在开发海洋资源和发展海洋军事中的关键技术之一，研究和开发水声通信系统具有非常重要的科研意义和应用价值。随着无线组网技术等的发展，水声传感器网络逐渐成为水声通信的支撑技术。近些年，研究人员在水声信道、水声调制解调器、MAC、路由等诸多方面对水声传感器网络展开了研究，取得不小的进展。水下的通信环境非常严苛，水声信道是一种双选择性衰落信道，具有时变、空变、频变的特点，存在严重的多径效应和多普勒效应。水声传感

4、器网络往往需要通过多跳路径将收集到的数据传递到海面的汇聚节点。因此如何在多径干扰严重、背景噪声大、延时扩展大、可用带宽窄的水声通信环境中提供可靠的路由是水声通信网络设计的关键之一。本文以水声传感器网络路由层为研究对象，从提高数据包投递率和节约能量消耗的角度出发对水声机会路由进行设计。在分析了传感器网络特点及现有的路由协议的基础上，结合了无线机会路由协议利用中间节点正确接收数据的思想，提出了基于深度的水声机会路由协议（Depth-basedUnderwaterOpportunisticRoutingprotocol，

5、DUOR）。并通过对路由协议中普遍存在的空白区域问题及数据传递路径“走偏”问题的分析，对方案进行了改进，来得到更可靠、节约能耗的数据传输。最后，为了评估本文提出的路由协议，利用Opnet对其进行了建模仿真，仿真结果表明，与DBR相比，本文提出的DUOR协议能够利用较少的能量消耗的同时，能够得到较高的数据包投递率，但是需要花费的平均端到端延时较长。关键词：水声通信；传感器网络；机会路由协议；深度IAbstractUnderwateracousticsensornetworkshavebeenenablingtechn

6、ologiesforoceanengineeringtoexploreandexploitmarineresources.Inrecentyears,researchershavemadeagreatadvanceonunderwateracousticsensornetworksinmanyaspects,suchasunderwateracousticchannelmodeling,acousticmodem,underwateracousticmediaaccesscontrol,routing,andsoo

7、n.Underwatercommunicationenvironmentisveryharsh.Theunderwateracousticchannelisadoublyselectivefadingchannel,withtime-varyingandspace-varyingcharacteristics.Moreover,thechannelreceivedseveremultipatheffectandtheDopplereffect.Usually,underwateracousticsensornetw

8、orksneedtotransferthecollecteddatathroughmulti-hoppathstothesinknodesonthesurfaceofthesea.Therefore,howtoprovidingreliableroutingandforwardingtoovercometheseriousmultipathinterfere