【摘 要】
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海洋资源极其丰富但仍有待开发,而通信是各种水下作业不可或缺的一个环节。近年来,水下无线光通信技术凭借其低能耗、高带宽、强抗干扰等优势受到了越来越多科研人员的关注。然而,目前关于水下无线光通信(underwater optical wireless communication,UOWC)技术的研究通常为面向物理层而鲜少涉及网络层。路由协议对于解决水下无线光通信系统中的网络层问题至关重要。与传统陆地路
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海洋资源极其丰富但仍有待开发,而通信是各种水下作业不可或缺的一个环节。近年来,水下无线光通信技术凭借其低能耗、高带宽、强抗干扰等优势受到了越来越多科研人员的关注。然而,目前关于水下无线光通信(underwater optical wireless communication,UOWC)技术的研究通常为面向物理层而鲜少涉及网络层。路由协议对于解决水下无线光通信系统中的网络层问题至关重要。与传统陆地路由协议相比,特殊的水道条件(如吸收,散射,海洋湍流等)以及水下光通信节点的高度定向性带来了新的挑战。除了修改路由发现和路由维护的过程以外,选择适当的路由度量也可以有效地改进路由协议从而改善水下网络性能。因此,本文面向水下无线光通信网络的路由方法进行了深入研究。具体工作如下:(1)提出了一种基于预期传输计数的优化路由度量,并在ns-3网络模拟器中针对传统的路由协议进行修改;设计仿真实验分析对比了在水下无线光通信网络中使用三种不同路由度量情况下的网络性能;仿真结果表明,相比于使用最小跳数或预期传输计数作为路由度量的路由方式,新的路由方法在吞吐量、数据交付率以及端到端延迟方面的网络性能上有着显著的提升。(2)针对水下特殊环境在ns-3网络模拟器中建立了物理干扰模型,利用比尔-朗伯定律模拟水下光信号的衰减,并考虑了光节点具有高度方向性这一特点;同时使用ns-3对水下场景中是否考虑了光通信节点方向性的两种系统的网络性能进行比较分析;仿真结果表明,考虑光通信节点的方向性在吞吐量、数据交付率等方面均明显优于后者。
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