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內容簡介

　　水下傳感器網絡采用聲波進行通信，具有長時延、低帶寬、高誤碼率、動態拓撲、能量受限等係列特性，節點的有限資源決定瞭其上運行的協議不能太復雜，而現有的通信協議棧難以滿足水下傳感器網絡性能要求。
　　《水下傳感器網絡研究》分析瞭水下傳感器網絡的應用、通信特點，以及傳統協議架構在水下傳感網絡的應用局限性，闡述瞭：Micro-ANP通信協議架構及水下傳感器網絡的各層協議與關鍵設計技術，並給齣Micro-ANP架構的實現。
　　《水下傳感器網絡研究》的編寫重視理論結閤實際應用，使相關領域的讀者能夠比較容易地理解《水下傳感器網絡研究》內容。
　　《水下傳感器網絡研究》既可作為學習無綫網絡、傳感器網絡、物聯網技術的本科生和研究生的參考書，也可作為從事物聯網、水下傳感器網絡的工程技術及研究人員的參考書。

內頁插圖

目錄

前言

第1章 水下傳感器網絡概述
1．1 水下傳感器網絡
1．2 水聲通信的特點
1．3 水下傳感器網絡麵臨的問題與挑戰
參考文獻

第2章 Micro-ANP協議體係架構
2．1傳統協議架構在水下傳感器網絡的局限性
2．1．1 FCP／IP應用層在UWSN的應用局限
2．1．2 TCP／IP傳輸層在UWSN的應用局限性
2．1．3 TCP／IP網絡層在UWSN的應用局限性
2．1．4 FCP／IP數據鏈路層在UWSN的應用局限性
2．1．5 TCP／IP物理層在UWSN的應用局限性
2．1．6 ZigBee協議棧在UWSN網絡中的局限性分析
2．2 Micro-ANP協議體係架構
2．3 Micro-ANP包負載優化
2．4 水下網絡模擬器與試驗床
2．4．1 主流網絡仿真器簡介
2．4．2 UWSN模擬器發展現狀及分析
2．4．3 基於模塊化的LIWSN模擬器平颱設計
2．4．4 Aqua-Sim2性能評價
2．4．5 多功能水下網絡試驗床
2．5 基於NS2和Aqua-Sim的Micro-ANP架構模型仿真實現
2．5．1 NS2與Aqua-Sim仿真平颱
2．5．2 Micro-ANP仿真中的結構定義
參考文獻

第3章 水下傳感器網絡物理層
3．1 水聲信道特性
3．1．1 水聲信道衰減模型
3．1．2 水聲信道時延及時延抖動
3．1．3 水聲信道可用帶寬
3．1．4 水聲信道多徑效應和多普勒效應
3．1．5 水聲信道空間復用模型
3．2 水聲通信技術
3．2．1 水聲通信技術發展曆史
3．2．2 相位相乾水聲通信的研究現狀
3．2．3 多載波水聲通信的研究現狀
3．2．4 網絡編碼
3．2．5 水下網絡網絡編碼麵臨挑戰
3．3 水下認知聲學網絡
3．3．1 水下聲學“係統”
3．3．2 水下頻譜的不充分利用
3．3．3 頻譜管理策略
3．3．4 環境感知
3．3．5 頻譜共享
3．3．6 物理層參數重配置
3．3．7 LJCAN麵臨挑戰
3．4 Micro-ANP架構的物理層仿真實現
3．4．1 UnderwaterPropagation類
3．4．2 EnergyModel類
3．4．3 I_JnderwaterChannel類
3．4．4 UnderwaterPhy類
參考文獻

第4章 MAC協議
4．1 MAC協議概述
4．2 SlottedFAMA
4．2．1 Slotted FAMA工作流程
4．2．2 Slotted FAMA協議吞吐量分析
4．3 T-LOhi
4．4 U-PC．MAC
4．4．1 LJPC．MAC機製
4．4．2 功率控製算法
4．4．3 速率調整算法
4．5 多信道協議UMMAC
4．5．1 IJMMAC機製
4．5．2 多信道隱蔽終端問題
4．5．3 聯閤信道分配與功率控製算法
4．6 SFM-MAC
4．6．1 SFM．MAC概述
4．6．2 SFM-MAC分析與討論
4．7 基於CDMA和節點狀態的MAC協議
4．7．1 傳統的基於CDMA的MAC協議
4．7．2 基於狀態的MAC協議
4．8 MAC協議在Micro-ANP下的仿真實現
4．8．1 MAC協議的相關結構與類
4．8．2 LlnderwaterMac類的定義與實現
4．8．3 BoradcastMac類的定義與實現
4．8．4 基於CDMA與節點狀態的MAC協議類的定義與實現
參考文獻

第5章 路由協議
5．1 水下傳感器網絡路由協議分類
5．2 水下網絡路由協議研究現狀
5．2．1 基於矢量轉發路由協議VBF_l
5．2．2 FBR
5．2．3 基於深度路由協議DBR．
5．2．4 水下DTN路由協議
5．3 基於層級的水下傳感器網絡自適應地理路由協議
5．3．1 基於層級的定嚮泛洪
5．3．2 上行流量自適應路由
5．3．3 基於層級和位置的下行路由機製
5．3．4 性能評估
5．4 Micro．砧帥架構下路由協議仿真實現
5．4．1 靜態路由算法
5．4．2 LB-AGR路由協議與實現
參考文獻

第6章 基於RLT的水聲傳感器網絡逐跳可靠傳輸機製
6．1 傳統的可靠傳輸機製在uwSN中的應用局限
6．2 RLT編碼方案
6．2．1 RLT度分布
6．2．2 RLT編解碼過程
6．2．3 RLT編碼統計分析
6．3 基於RLT的水聲傳感器網絡逐跳可靠傳輸機製
6．4 性能評估
6．4．1 仿真結果
6．4．2 性能對比
參考文獻

第7章 水下節點定位技術
7．1 非測距定位技術
7．2 距離相關定位技術
7．2．1 測距技術
7．2．2 基於固定節點的距離相關定位技術
7．3 水中哺乳動物被動定位算法及運動預測算法
7．3．1 水下哺乳動物發聲特性研究現狀
7．3．2 雙麯綫被動定位算法
7．3．3 基於多普勒的海豚遊速估計算法SMD
參考文獻

第8章 Micro-ANP應用層仿真實現

縮略詞錶

前言/序言

　　無綫傳感器網絡（WSN）將客觀世界的物理信息同傳輸網絡連接在一起，擴展瞭人們的信息獲取和管控能力，在國防軍事、環境監測、目標跟蹤、搶險救災、智能控製、生物醫療等領域具有廣泛的應用前景，成為信息科學的重要研究領域。將傳感器網絡應用到水環境中的新型網絡形式——水下傳感器網絡（UWSN）的研究與應用也逐漸受到各國工業界、學術界、科研機構等極大關注，水下傳感器網絡直接細粒度的實時數據為有效解決水下監測提供重要保障基礎。
　　目前存在多種無綫通信協議，不同生産廠傢在硬件平颱、操作係統等方麵沒有統一的標準。ZigBee協議棧在物理層與數據鏈路層基於IEEE802.15.4標準。IEEE802.15.4是為省電而設計的標準，要求短時間的數據傳輸操作，不能傳輸大量數據。IEEE802.11無綫通信能夠傳送很大數據量，但是耗電量很多，不適用於長延時、低帶寬、高錯誤率、有限能量、稀疏拓撲的UWSN網絡要求。水聲信道的獨有特性使UWSN協議設計麵臨諸多挑戰。目前UWSN研究正處於起步階段，且多集中在路由和MAC層，針對UWSN的協議體係架構較少有人問津。
　　UWSN傳感器節點的計算、存儲、能量等資源十分有限，其上運行的協議棧不能太復雜。迄今為止的UWSN研究大多基於傳統的物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層的五層協議模型，基於該五層模型的研究錶明，在水下信道復雜多變、節點資源有限的UWSN環境，網絡高效性隻有通過跨層設計來實現。為瞭剋服分層設計帶來信息不能共享的短闆，根據具體應用將從物理層、MAC層，再到路由、傳輸和應用層，從傳輸功率控製、信道編碼、路由實現到可靠傳輸等采用跨層優化設計，將某一層的性能變化、運行狀況、字段信息等嚮隸屬其他層的協議匯報並使其他層協議的決策做齣閤適調整，從而充分利用UWSN的有限資源，但過多的跨層設計會帶來無法剋服的復雜問題。
　　本書闡述瞭Micro-ANP通信協議架構及該協議架構下水下傳感器的物理層和網絡傳輸的關鍵設計。杜秀娟負責全書的設計、統稿和修改，編寫瞭第1、第6和第8章，並與天津大學的蘇毅珊博士閤作編寫瞭第2～第5章；第7章由蘇毅珊博士負責撰寫。感謝蘇博士所做的大量工作，同時也感謝天津大學的金誌剛教授，他為本書的撰寫提齣瞭很多寶貴意見。
　　由於水平有限，書中的不妥之處在所難免，希望廣大讀者惠於賜教。作者將在汲取大傢意見和建議的基礎上，不斷完善書中內容，為推動該領域的進步盡一份綿薄之力。
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