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近年来,随着世界各国海洋开发步伐的加快,对水下传感器网络、水声预警网络、水下监控系统的需求愈来愈迫切,水声通信网的研究已经逐渐成为世界范围内的研究热点。然而由于水声通信网采用的是电源供电,终端设备只能装备上有限能量的电池,所以能耗问题一直是当前水声通信网络研究的重点之一。能耗问题贯穿于整个水声通信网络的研究中。
本文通过水声通信网中数据处理与数据传输两个方面对水声通信网的节能技术进行分析与研究。针对水声通信网的分层协议栈结构,紧密结合水声信道的传输特点及水声通信网的发展趋势和各层研究的热点和难点,综合考虑水声通信网络的能耗分析,进行水声通信网的节能技术研究和改进。
在针对水下传感器节点数据处理的节能设计中,本文引入DPM与DVS技术用以优化水下传感器节点的能耗。两种节能策略都可以作为通信协议节能设计的基础。
同时,在水声通信网的数据链路层,本文将一种混合类节能MAC协议:S-MAC协议作为水声通信网的节能MAC协议,仿真表明S-MAC协议通过引入了占空比从而减轻了空闲监听,有效地节约了能量消耗。并且当网络规模越大的时候,节能效果越明显。
此外,在水声通信网的网络层,针对水声通信网中分簇路由协议中存在的能耗不均衡的现象,本文引入了一种能量有效分簇多跳路由(EECMHR)算法应用到水声通信网的路由协议设计当中,用以均衡整个网络的能耗,进而减少网络的总体能耗,从而延长网络的生存周期。