基于OPNET的水声通信网联合仿真平台构建及MAC协议仿真

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海洋占据地球表面积三分之二,它是人类活动的重要领域之一。随着科技的不断发展,现代通信系统和网络已经从空中和陆地延伸到海洋,因此水声通信网络技术在近些年来得到了迅猛的发展。水声通信网络的研究成为了当代海洋研究、海洋资源开发与利用、海洋环境监测以及水下军事战略的重要组成部分。  水声信道与空间无线信道不同,它是一个极其复杂的时-空-频变信道。水声信道的可用带宽有限,且伴随着传播时延高、多径效应严重、频率选择性衰落、海洋噪声大等特点,这些因素都对水声通信网络的性能产生了严重的影响。因此模拟复杂多变的水声环境,并实现水声网络节点的媒介共享、降低节点功耗、增大网络吞吐量和有效地利用信道带宽是水声通信网络仿真的主要任务。  传统的水声网络仿真一般只关心协议的性能而忽略物理层的构建,仿真结果不能体现真实水声网络的性能。本文充分考虑水声信道的特性,改善OPNET对水声信道刻画不准确的特点,并进行MAC协议的仿真。首先,本文利用OPNET与MATLAB进行联合仿真,在仿真中加入了水声信道的瑞利衰落模型,分析水声网络中握手协议和随机接入协议的性能,并研究节点密度与数据包大小对两种协议性能的影响。其次,本文构架一个基于BOK制式的水声网络仿真平台,该平台在仿真中加入了BOK调制方式和Bellhop射线模型,分别对深海和浅海信道进行建模,分析深海与浅海的传输特性对BOK系统的性能影响,并在此基础上进行水声网络MAC协议仿真。研究海水深度变化和传输范围变化对随机接入协议和握手协议性能的影响。最后对仿真结果进行分析和总结。仿真结果与水声信道的特性相符,对水下组网和MAC协议的改进具有一定的指导意义。
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