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海上无人船协同自组网技术仿真研究
| 论文题名： | 海上无人船协同自组网技术仿真研究 |
| 关键词： | 无人船;协同自组网;介质访问控制;信道感知;随机接入;时隙ALOHA协议 |
| 摘要： | 随着“建设海洋强国”和“海上丝绸之路”的提出，海上生产、监测、安全、应急处置等海洋活动越发频繁。海洋活动对海上信息传输的要求也越来越高，使得海洋通信的研究越发紧迫。将无人船、无人机等无人系统的机动性、智能性等特点与移动自组织网络的去中心化、自组织、鲁棒性强等特点相结合，形成海上无人船协同自组网，应用于各种军民事活动中。MAC（Medium Access Control，介质访问控制）协议具有控制节点接入信道、共享信道资源、业务优先级支持等功能，成为自组织网络的研究重点。针对协同自组织网络需接入信道的多种优先级业务，保障高优先级业务在通信中的服务质量，对以下内容进行了研究。 首先，针对海上应急通信或观测应用中划分多业务优先级并保障高优先级业务服务质量的问题，提出了一种新的基于信道感知的随机接入协议。该协议采用优先级机制，通过信道占用统计值的大小控制不同优先级数据包的发送。利用OPNET仿真软件对吞吐量、平均端对端时延和分组接入成功率等性能指标进行了仿真，与CSMA协议对比发现，该协议提升了网络吞吐量，降低了高优先级业务的平均端对端时延，提高了网络中分组接入成功率，可以保障网络中高优先级业务的服务质量。 其次，为了保障海气界面协同观测系统中高优先级业务的服务质量，提出了基于业务优先级的时隙ALOHA协议。将信道划分为数据信道和ACK信道，通过重传次数对不同优先级进行控制，并在低优先级队列退避时优先保障高优先级数据包的发送。采用OPNET仿真软件对时隙ALOHA协议、基于重传的时隙ALOHA协议和基于业务优先级的时隙ALOHA三个协议进行了仿真，分析了分组接入成功率和吞吐量性能指标，结果表明，提出的基于业务优先级的时隙ALOHA协议，有效提高了低负载情况下的网络吞吐量和分组接入成功率，提高了高优先级业务的吞吐量和分组接入成功率，可以保障高优先级业务的服务质量。 仿真实验证明，研究内容能有效保障协同自组网中高优先级业务在时延、吞吐量和成功率方面的服务质量。所提出的两种Ad Hoc网络MAC协议，在海上无人船协同自组网中对于多业务优先级支持的MAC协议研究具有重要的意义。 |
| 作者： | 张瑞杰 |
| 专业： | 计算机技术 |
| 导师： | 张国平;崔学荣;付林罡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2021 |
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