基于能耗優(yōu)化的水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制研究.pdf

1、能量有限性是限制水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸之一,研究節(jié)能技術(shù)對(duì)水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展具有重大意義。
　　本文以優(yōu)化能量損耗為出發(fā)點(diǎn),主要研究節(jié)點(diǎn)的傳輸策略和介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)協(xié)議對(duì)水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)能量損耗的影響,通過(guò)優(yōu)化傳輸參數(shù)和改進(jìn)MAC協(xié)議來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的能量效率。
　　論文首先介紹了水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分別從節(jié)點(diǎn)層次和網(wǎng)絡(luò)層次對(duì)水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的能量損耗問(wèn)題進(jìn)行討論,詳細(xì)分析了水聲信道的特點(diǎn)及影響因素。其次,重點(diǎn)研究了水

2、聲傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸能耗優(yōu)化方法和基于能耗優(yōu)化的MAC協(xié)議改進(jìn)方案。在節(jié)點(diǎn)傳輸策略中,研究了通信頻率、節(jié)點(diǎn)距離、數(shù)據(jù)包長(zhǎng)和接收信噪比這四個(gè)參數(shù)與節(jié)點(diǎn)傳輸能量效率的關(guān)系;詳細(xì)分析了通信頻率和數(shù)據(jù)包長(zhǎng)的優(yōu)化設(shè)置方法,并通過(guò)對(duì)傳輸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置使節(jié)點(diǎn)傳輸能量效率得到提高;在優(yōu)化的參數(shù)下,通過(guò)仿真比較了相干BPSK、相干BFSK和非相干BFSK這三種常見(jiàn)水聲調(diào)制方式的能量效率。在MAC協(xié)議的研究中,分析了時(shí)隙ALOHA和TDMA兩種典型MAC協(xié)議

3、;設(shè)置優(yōu)化的傳輸參數(shù),并利用NS2搭建了一個(gè)小型水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)仿真網(wǎng)絡(luò)的能量效率和吞吐量等相關(guān)性能指標(biāo),通過(guò)分析得出時(shí)隙ALOHA協(xié)議只適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低的情況,而TDMA協(xié)議只有在負(fù)載高時(shí)才能獲得高能量效率(energy efficiency);針對(duì)這兩種協(xié)議不能靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化的缺點(diǎn),提出了一種能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載而變化的自適應(yīng)混合MAC協(xié)議,通過(guò)仿真驗(yàn)證了該協(xié)議比時(shí)隙ALOHA和TDMA協(xié)議更能靈活適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的變化,其能量效率等相關(guān)