水声传感器网络MicroANP协议栈设计与实现

　　水下传感器网络采用声波进行通信，具有长时延、低带宽、高误码率、动态拓扑、能量受限等系列特性，节点的有限资源决定了其上运行的协议不能太复杂，而现有的通信协议栈难以满足水下传感器网络的性能要求，《水声传感器网络MicroANP协议栈设计与实现》提出了MicroANP协议架构模型，阐述了MicroANP通信协议架构及UASNs各层协议的关键设计，并进一步给出了MicroANP架构的实现。

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目录前言第1章 水声传感器网络概述 11.1 水声传感器网络 11.2 水声通信的特点 21.3 水声传感器网络面临的问题与挑战 5参考文献 6第2章 MicroANP协议体系架构 72.1 传统协议架构在水声传感器网络中的局限性 72.1.1 TCP/IP应用层在UASNs中的应用局限性 72.1.2 TCP/IP传输层在UASNs中的应用局限性 102.1.3 TCP/IP网络层在UASNs中的应用局限性 122.1.4 TCP/IP数据链路层在UASNs中的应用局限性 132.1.5 TCP/IP物理层在UASNs中的应用局限性 142.1.6 ZigBee协议栈在UASNs中的局限性 142.2 MicroANP协议体系架构 162.3 MicroANP包负载优化 19参考文献 25第3章 仿真与现场试验软硬件 263.1 水声传感器网络仿真器 263.2 水声传感器网络现场试验主要硬件设备 333.2.1 调制解调器 333.2.2 AquaSeNT OFDM Modem使用及连接 343.2.3 Raspberry Pi与AquaSeNT OFDM Modem通信 353.2.4 温度、盐度与深度传感器 383.2.5 CTD信息读取 393.2.6 水下摄像头 413.2.7 Raspberry Pi微型电脑主板 413.2.8 GPS模块 423.2.9 4G无线工业级路由器 453.2.10 设备连接 45参考文献 47第4章 开发环境设置 484.1 Raspberry Pi系统的安装与配置 484.1.1 Raspberry Pi系统安装 484.1.2 Raspberry Pi配置 494.2 Ubuntu系统以及Qt的安装与配置 514.2.1 Ubuntu安装与配置 514.2.2 Ubuntu下的编译环境配置 524.2.3 Qt配置 564.3 手机SSH客户端的安装与连接 58参考文献 60第5章 基于RLT与FDR的水声传感器网络可靠传输机制 615.1 传统的可靠传输机制在UASNs中的应用局限 615.2 RLT编解码方案 625.2.1 RLT度分布 625.2.2 RLT编解码过程 645.2.3 RLT编码统计分析 685.3 FDR译码 695.3.1 RLT码存在的问题 695.3.2 短环问题 695.3.3 严格短环 715.3.4 FDR译码算法 725.3.5 FDR度分布 755.3.6 度分布仿真对比 765.3.7 NS3下的仿真实验 785.4 基于数字喷泉码的水声传感器网络逐跳可靠传输 815.4.1 数据帧的发送 815.4.2 节点听到数据帧的处理 885.5 性能评估 925.5.1 NS3下的仿真结果 925.5.2 性能对比 94参考文献 96第6章 基于层级的路由协议 976.1 LB-AGR：基于分层的自适应地理路由协议 976.1.1 基于层级的定向泛洪 996.1.2 上行流量自适应路由 1036.1.3 基于层级和位置的下行路由机制 1066.1.4 性能评估 1086.2 LEER：基于分层的能量均衡多径路由协议 1106.2.1 LEER协议概述 1116.2.2 节点分层 1126.2.3 基于转发概率设置定时器 1136.2.4 数据包转发流程 1136.2.5 多径路由情景分析 1156.2.6 路由空洞问题分析 1166.2.7 LEER协议的仿真与分析 1176.3 基于连通的水声传感器网络节点路由分层方案 1266.3.1 传统分层方案 1266.3.2 “通信空区”问题 1276.3.3 基于连通和最小跳数的路由分层 1286.3.4 能耗模型 1296.3.5 基于连通的节能路由分层方案 1306.3.6 能耗分析 1326.3.7 仿真实验 135参考文献 139第7章 基于状态的MAC协议 1417.1 基于状态着色的水声传感器网络SC-MAC协议 1417.1.1 水声传感器网络MAC协议设计面临的挑战 1417.1.2 基于状态着色的水声传感器网络SC-MAC协议 1437.1.3 信道效率分析 1507.1.4 协议仿真分析 1557.2 LSPB-MAC：基于层级与状态感知的水下广播MAC协议 1667.2.1 常见碰撞分析 1667.2.2 基于邻居节点状态的碰撞避免机制 1687.2.3 网络拓扑 1707.2.4 基于包链的传输机制 1717.2.5 邻居节点状态获取 1737.2.6 基于传播时延的超时计时器设置 1747.2.7 协议性能分析 1757.2.8 协议仿真分析 178参考文献 186第8章 协议栈测试及试验床监测应用 1888.1 湖试试验床 1888.2 协议栈测试 1908.2.1 试验床搭建及参数设置 1908.2.2 试验中出现的问题及解决方法 1938.2.3 试验数据分析 1958.3 监测应用 197参考文献 199彩图