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随着海洋资源开发的深入和各种人类海上活动的增多,为了有效保护和开发海洋资源,论文研究了融合水下传感器网络(Underwater Wireless Sensor Networks,UWSN)和海上无线Mesh网络(Wireless Mesh Networks,WMN)的海洋综合通信网络系统中的若干关键技术,包括:水下传感器网络在满足能量高效且环境友好约束下实现数据采集与水下传输;然后通过智能数据上传决策策略将采集数据上传至网关并发送至海上网络进行传输;海上网络通过最优带宽分配机制保证数据的服务质量。主要工作和创新点包括:(1)针对水下传感器网络低带宽,高能耗,多水声系统干扰受限等不利因素,为提高UWSN频谱利用率,本文提出一种基于水声信号传播特性的多址接入机制。该机制通过基于网络节点博弈的最优化功率分配策略,实现多路通信并行传输,提高频谱空间复用率。通过对网络容量最大化目标非合作博弈问题的求解,各发送节点可计算其最优发送功率,通过结合提出的被动定位算法实现多水声系统共享频谱与空间资源。(2)对于海上Mesh网络,针对用户体验质量QoE的主观特性以及现有资源优化模型的带宽波动问题,为避免由带宽波动导致的QoE振荡,本文提出一个基于QoE的Vo IP带宽分配机制QBAV。该算法引入PID(Proportional Integrative Derivative)控制理论,通过QoE反馈控制数据流带宽需求,进一步,建立一个资源和QoE双约束的资源优化模型,以此平衡带宽利用率和用户QoE,实现带宽平稳分配。其次,为更好地满足海上船舶团队用户的数据服务需求,本文还提出一个Vo IP组播带宽分配机制。通过以上两个部分的研究,可以更好地保证不同用户的数据服务质量。(3)针对网络异构特性,提出一个连接水下网络和海上网络的智能网关设计方案。其中,针对水下网络采集数据的高相似度特征以及对高相似度数据进行压缩的能耗特性,本文以最优化能耗为目标提出一个适用于水下网络的数据上传决策机制,该机制通过对数据相似度和上传能耗的分析,为水下节点提供更加节能的数据上传策略,使水下网络采集数据的上传在不同网络设置中都能发挥最大程度的节能效果。