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水声通信的民用和军用价值,极大地推动了水声通信网的发展。水声通信网由于可以弥补传统海洋探测技术的诸多不足,因此在海洋信息采集、海洋资源勘探、环境监测、灾难预报、协助导航、分布式战术监督等民用军事领域有着重要的应用。然而,水声信道的可用带宽窄、长传播延迟、强时变、多径复杂、水下传感器节点电池能量有限等特点,给水声通信网的研究带来了巨大的挑战。目前,水声通信网的研究重点主要集中在物理层、数据链路层和网络层。本文借鉴无线通信网的节点布放及路由协议,结合水声通信网的自身特点,深入研究了网络层的节点布放及路由协议,力图设计适用于水声通信网的高性能节点布放方案及路由协议。论文的研究工作具体如下:
1、介绍了水声通信网的概况,包括其组成、特点、应用、国内外研究现状、体系结构及拓扑结构等,阐述了水声通信网节点布放及路由协议的研究现状。
2、介绍了无线通信网的节点布放及路由协议,作为水声通信网节点布放及路由协议设计的参考。
3、分析了水声通信网节点布放及路由协议研究面临的挑战,总结了水声通信网节点布放及路由协议的分类。
4、针对二维水声通信网,研究了几种不同的节点布放方案及路由协议。其中,节点布放方案主要有规则网格布放算法、三角网格布放算法、线形布放算法及其扩展、网关最优布放算法,路由协议主要有基于位置链路质量能量的路由协议。并通过C、Matlab及OPNET网络仿真软件对其性能进行了验证。
5、针对三维水声通信网,研究了节点布放方案及路由协议。其中,节点布放方案主要有分布式节点布放算法,路由协议主要有分布式路由协议。并通过OPNET建立仿真模型,分析比较了算法的性能。
6、论文的总结和结论以及对后续工作的展望。