水下传感器网络拓扑研究

水下传感器网络是一种新型的水下通讯系统。不同于陆地传感器网络,由于受到水下环境和水声通讯等限制条件制约,水下节点的部署也更加复杂。合理的拓扑结构能有效延长网络生命周期、节约节点资源、降低通讯干扰,能够提高路由协议和MAC协议的效率,为数据融合、时间同步和目标定位提供支持。本文分析总结了现有的水下传感器网络拓41、控制策略和关键技术,针对水下传感器网络广泛应用的分簇策略进行了分析和研究。     

无线传感器网络MAC层协议研究综述

综合了计算技术、通信技术、传感器技术而形成的无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术。在过去的几年间,关于无线传感器网络MAC层协议的研究一直受到众人的关注。相关的著作也提出了一系列的MAC层协议,常见的有S-MAC、WiseMAC、T-MAC、D-MAC等。文章中首先列举出在设计MAC层协议时所需要考虑的一些关键的特性,然后具体描述各种MAC协议,并指出它们的优缺点,最后指出未来MAC层协议的研究方向。     

基于水声网络的FAMA协议仿真研究

浅海水声信道的快衰落、长延时给水声网络媒介访问控制(MAC)层协议的设计和性能带来了较大的负面影响.为了提升MAC协议的吞吐量、时延等性能,着重对FAMA(Floor acquisition multiple access)协议进行了分析,并以通信网络仿真工具OPNET为仿真平台,得出该协议在吞吐量、时延和能量损耗三方面的性能结果.与目前水声网络主要采用的冲突避免多址接入(MACA)协议的仿真结果相比,FAMA协议能够取得较好的吞吐量和时延性能.     

无线传感器网络 MAC 协议分析

介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议是保证无线传感器网络高效通信的关键网络协议之一.本文首先介绍了无线传感器网络及其MAC协议,其次对典型的MAC协议进行了分类描述,最后对MAC协议进行了对比分析,并对其未来发展方向进行了展望.     

不确定传播时延下的水声网络保护间隔设定

水下声波的传播时延及波动远大于无线电波,许多借鉴陆地无线电波通信网络原理设计的水声传感器网络协议未能充分考虑和利用水声传播及其时延变化特性.据此给出了时分多址协议中相继传输数据包的冲突模型,分析了保护间隔与簇头节点和传感器节点距离之间的关系,并给出了保护间隔的设置方法.理论分析和仿真表明,提出的保护间隔设定方法改善了传统保护间隔设置偏向保守的缺点,可有效提升水声传感器网络的性能和效率.     

Aloha-LPD:一种用于水声通信网的MAC协议

为了减小长传播延迟对水声通信网性能的影响,在传统Aloha协议的基础上,借鉴CSMA协议载波侦听的思想,提出了一种用于水声通信网的MAC协议Aloha-LPD.利用水声通信的长传播延迟,采用半双工的通信方式,增加节点等待ACK回复帧过程中接收数据帧的机制,使一个节点同时与多个节点无冲突地通信.通过OPNET建立仿真模型,分析结果表明,与传统Aloha协议和基于RTS/CTS握手的协议相比,Aloha-LPD协议能够提高网络吞吐量,减小网络的端到端延迟.水声传输信道的长延迟是水声通信网性能的一大瓶颈,但如果能合理利用,也能改善水声通信网的性能.     

移动自适应的无线传感器网络MAC协议研究进展

包含运动节点的无线传感网应用得到了越来越多的关注.节点的运动对于无线传感器网络MAC（Medium Access Control）协议设计提出了很多挑战.文中研究当前节点运动处理的方法.首先介绍了节点运动的特征及其对于网络的影响.其次,指出了移动自适应的无线传感器网络MAC协议的发展脉络,对于典型协议进行比较,并指出各自的优缺点.最后,展望了这类协议的发展趋势和方向.     

青海湖生态监测水声网络实验床

近些年,水声网络通信研究取得了较大的进展,提出了一些专门针对水声网络的MAC和路由协议.由于建立真实的水下网络系统进行实验成本较高,且存在较大的困难,目前的水声网络研究大多基于理论分析和仿真实验.为了便于在真实的水下环境中对研究成果进行评估,基于OFDM调制解调器和Micro ANP协议栈,我们开发了青海湖水声网络实验床.基于该实验床,进行了一系列的实验,对我们的协议进行了评估,并实现了青海湖水质的实时在线监测.     

无线传感器网络MAC协议的研究

无线传感器网络（WSN）由于其巨大的应用潜力成为近年来研究者们广泛关注的热点。本文介绍了无线传感器网络的概念,对协议通信层中MAC协议目前的研究重点和研究现状进行了分析研究。     

基于协作的高可靠性水声传感器网络MAC协议

为了对抗衰落,提高传输的可靠性,从而提高网络吞吐量,提出了一种用于提高水下通信可靠性的协作多址接入层(MAC)协议.该协议利用物理层的信噪比信息,设计协作竞争机制、协作节点参与及调度机制.该机制既保证了网络在恶劣信道环境下的可靠通信,又能避免良好信道环境下的协作资源过度消耗.仿真实验分析了提高水下通信可靠性的协作MAC(URC-MAC)的实际性能随设计参数值的变化趋势,并与基于时隙的实地捕获多址接入协议(SFAMA)进行了比较.结果表明:URC-MAC能提高网络的吞吐量.     

生物友好的认知水声网络路由协议

针对海洋生物与传感器节点共用水声信道、生物占用信道使传统水下路由机制失效的问题,提出了水声网络跨层认知决策机制,设计了生物友好的认知水声网络路由协议。该协议将海洋生物作为主用户,确定生物-节点干扰区域,支持信号定向发送并且采用绕路策略避免对海洋生物的干扰。实验结果表明,与经典的矢量转发路由、多跳矢量转发路由等水下路由协议相比,新协议下的数据包投递率分别提高了52.6%和22.5%,节点的能量消耗分别降低了40.4%和56.8%,端到端的延时性能有了较大改善,解决了传统路由机制中仅通过传感器节点间的优化实现最短路由路径而没有考虑生物使建立的路由路径失效的问题。     

水声换能器在海底通信中的研究

为了实现封堵器海洋工作环境中的无线遥控动作,封堵器海底工作中采用了水声通信技术。水声换能器在水下通信过程中起到了无可替代的作用。整个水声通信过程可以归结为首先由PC机发出指令给调制解调器,经功率放大匹配后送至水声换能器,水下部分按逆方向接收。本文对水声通讯频率的选择及水声换能器的选型进行了研究,并利用中国科学院水声研究所研制的FSQ-37型水声换能器,进行了换能器性能测试试验,确定了水声通讯的载波频率。水声换能器的研究将会对海底石油管道水下维修时通信的稳定性和可靠性提供较高的保障。     

无线传感器网络MAC协议研究

由于传感器单个节点的功能比较弱,这就需要众多节点协作来实现无线传感器网络的强大功能。因而,节约能量也就是设计一个有效的MAC协议的首要考虑因素。不同的应用网络,对MAC协议的考虑也是不同的。本文首先阐述了MAC协议的设计问题,其次对几种典型的协议进行了分析比较,最后指出了MAC协议设计需要解决的问题。     

水声探测技术综述

随着海洋开发的日益深入,用于水下探测的相关技术越来越受到人们的重视。水声测深技术作为用于水下探测的一种重要技术,主要用来测量水中物体的位置及形态和对水下地形的描绘。本文简要介绍了水声探测的基本原理,分析了其中的关键技术,并对其未来的发展进行了展望。     

浅谈Ad Hoc技术的MAC层协议

随着信息技术的不断发展,Ad Hoc网络技术的应用越来越广泛,本文在介绍Ad Hoc技术的MAC层协议的基础上,分析了MAC层协议所面临的难点,以便于进一步研究MAC层协议。     

水下声学无线传感器网络的设计和性能分析

为了分析水下声学无线传感器网络在受到干扰情况下的性能,介绍了影响网络性能的相关干扰因素,设计了物理层水声通信干扰模型,建立了基于频率相关的路径损耗和Ricean衰减的信道模型,研究了可作为网络连通标志的覆盖范围、端到端帧误差概率、功率和带宽需求之间的关系,分析了节点受同层其他节点通信干扰下的网络性能。通过仿真实验验证了所设计模型的可行性。实验数据表明,通过优化通信工作功率和节点密度,能够确保网络正常运行,提高网络的可靠性。     

一种高吞吐量的无线传感器网络多信道MAC协议

针对工业现场环境下无线传感器网络易受干扰而导致可靠性和吞吐量降低的问题,提出了一种基于单接口的多信道MAC层协议.该协议针对分簇式网络,采用改进的MMSN算法为各簇分配簇内通信基础信道,保证网内任意相邻簇信道互异,避免邻簇间的干扰,并在通信过程中根据实际信道质量和干扰强度动态分配簇内节点的通信信道,在抵御干扰的同时提高了信道的利用率.仿真结果表明,相比传统的MAC协议,该协议能有效提高无线传感器网络的吞吐量和抗干扰性.     

基于粒子群算法的认知水声通信多信道联合频谱感知技术研究

水声信道可用通信带宽极其有限,如何实现对水下频谱资源的有效共享成为亟需解决的问题,认知水声通信的提出为其指明了新的方向。考虑到水声信道严重的频率选择性衰落和多径效应等特殊性,将多信道联合频谱感知技术应用于认知水声通信中,研究了适用于水下的多信道联合感知的数学模型,并将此模型转换为以认知水声通信系统总吞吐率最大化为目标的带约束优化问题,进而提出了基于粒子群优化方法的多信道联合感知算法。仿真实验表明在相同的干扰条件下,新算法比传统未使用优化而取一致判决门限的水下频谱感知方法能取得更高的系统总吞吐率。     

水声传感器网络拓扑控制技术综述

水声传感器网络作为一种新型的无线传感器网络,将在诸多水下监测应用中发挥重要作用。鉴于水介质的特殊性和复杂性,水声传感器网络与传统无线传感器网络存在很大的差异。拓扑控制技术是水声传感器网络的核心组网技术。文中总结和分析了水声传感器网络领域中拓扑控制技术的现有研究成果,阐述了多种受研究者关注较多的典型问题和解决方法,并指出其中有待解决的问题,进而归结了拓扑控制技术设计中需考虑的因素,最后探讨了今后应研究的问题,指明了该领域中下一步研究的重点和难点。     

基于ALOHA多址协议的水声传感器网络仿真研究

在水声信道长时延扩展、强多径干扰、强烈随机时-空-频变等恶劣传输条件下设计水声传感器网络多址协议是一项挑战性极大的任务.本文对ALOHA多址协议下水声传感器网络的性能进行仿真研究,首先利用网络仿真软件Opnet建立了ALOHA水声传感器网络模型,并分析了节点数目、数据包产生的平均间隔、数据包帧长等网络参数对网络性能的影响.仿真实验结果表明:根据负载、节点数等网络参数对数据包帧长进行适当设置,将可优化ALOHA网络的吞吐性能.