水下传感器网络采用声波进行通信，具有长时延、低带宽、高误码率、动态拓扑、能量受限等系列特性，节点的有限资源决定了其上运行的协议不能太复杂，而现有的通信协议栈难以满足水下传感器网络性能要求。本书分析了水下传感器网络的应用、通信特点，以及传统协议架构在水下传感网络的应用局限性，阐述了Micro-ANP通信协议架构及水下传感器网络的各层协议与关键设计技术，并给出Micro-ANP架构的实现。本书的编写重视理论结合实际应用，使相关领域的读者能够比较容易地理解本书内容。
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前言
第1章 水下传感器网络概述1
1.1水下传感器网络1
1.2水声通信的特点2
1.3水下传感器网络面临的问题与挑战5
参考文献6
第2章 Micro-ANP协议体系架构7
2.1传统协议架构在水下传感器网络的局限性7
2.1.1TCP/IP应用层在UWSN的应用局限7
2.1.2TCP/IP传输层在UWSN的应用局限性10
2.1.3TCP/IP网络层在UWSN的应用局限性12
2.1.4TCP/IP数据链路层在UWSN的应用局限性13
2.1.5TCP/IP物理层在UWSN的应用局限性14
2.1.6ZigBee协议栈在UWSN网络中的局限性分析14
2.2Micro-ANP协议体系架构15
2.3Micro-ANP包负载优化18
2.4水下网络模拟器与试验床24
2.4.1主流网络仿真器简介25
2.4.2UWSN模拟器发展现状及分析27
2.4.3基于模块化的UWSN模拟器平台设计33
2.4.4Aqua-Sim2性能评价37
2.4.5多功能水下网络试验床40
2.5基于NS2和Aqua-Sim的Micro-ANP架构模型仿真实现44
2.5.1NS2与Aqua-Sim仿真平台44
2.5.2Micro-ANP仿真中的结构定义45
参考文献51
第3章 水下传感器网络物理层52
3.1水声信道特性52
3.1.1水声信道衰减模型52
3.1.2水声信道时延及时延抖动53
3.1.3水声信道可用带宽54
3.1.4水声信道多径效应和多普勒效应55
3.1.5水声信道空间复用模型55
3.2水声通信技术58
3.2.1水声通信技术发展历史58
3.2.2相位相干水声通信的研究现状60
3.2.3多载波水声通信的研究现状61
3.2.4网络编码68
3.2.5水下网络网络编码面临挑战70
3.3水下认知声学网络70
3.3.1水下声学“系统”72
3.3.2水下频谱的不充分利用72
3.3.3频谱管理策略73
3.3.4环境感知74
3.3.5频谱共享75
3.3.6物理层参数重配置75
3.3.7UCAN面临挑战76
3.4Micro-ANP架构的物理层仿真实现77
3.4.1UnderwaterPropagation类77
3.4.2EnergyModel类78
3.4.3UnderwaterChannel类80
3.4.4UnderwaterPhy类82
参考文献89
第4章 MAC协议93
4.1MAC协议概述93
4.2SlottedFAMA98
4.2.1SlottedFAMA工作流程99
4.2.2SlottedFAMA协议吞吐量分析100
4.3T-Lohi101
4.4UPC-MAC103
4.4.1UPC-MAC机制103
4.4.2功率控制算法105
4.4.3速率调整算法106
4.5多信道协议UMMAC107
4.5.1UMMAC机制107
4.5.2多信道隐蔽终端问题110
4.5.3联合信道分配与功率控制算法111
4.6SFM-MAC112
4.6.1SFM-MAC概述112
4.6.2SFM-MAC分析与讨论114
4.7基于CDMA和节点状态的MAC协议117
4.7.1传统的基于CDMA的MAC协议117
4.7.2基于状态的MAC协议118
4.8MAC协议在Micro-ANP下的仿真实现125
4.8.1MAC协议的相关结构与类125
4.8.2UnderwaterMac类的定义与实现126
4.8.3BoradcastMac类的定义与实现131
4.8.4基于CDMA与节点状态的MAC协议类的定义与实现133
参考文献144
第5章 路由协议145
5.1水下传感器网络路由协议分类146
5.2水下网络路由协议研究现状147
5.2.1基于矢量转发路由协议VBF147
5.2.2FBR150
5.2.3基于深度路由协议DBR151
5.2.4水下DTN路由协议152
5.3基于层级的水下传感器网络自适应地理路由协议153
5.3.1基于层级的定向泛洪155
5.3.2上行流量自适应路由155
5.3.3基于层级和位置的下行路由机制156
5.3.4性能评估156
5.4Micro-ANP架构下路由协议仿真实现159
5.4.1静态路由算法159
5.4.2LB-AGR路由协议与实现162
参考文献167
第6章 基于RLT的水声传感器网络逐跳可靠传输机制168
6.1传统的可靠传输机制在UWSN中的应用局限168
6.2RLT编码方案169
6.2.1RLT度分布169
6.2.2RLT编解码过程170
6.2.3RLT编码统计分析172
6.3基于RLT的水声传感器网络逐跳可靠传输机制173
6.4性能评估177
6.4.1仿真结果177
6.4.2性能对比178
参考文献180
第7章 水下节点定位技术181
7.1非测距定位技术181
7.2距离相关定位技术183
7.2.1测距技术183
7.2.2基于固定节点的距离相关定位技术184
7.3水中哺乳动物被动定位算法及运动预测算法185
7.3.1水下哺乳动物发声特性研究现状186
7.3.2双曲线被动定位算法187
7.3.3基于多普勒的海豚游速估计算法SMD189
参考文献190
第8章 Micro-ANP应用层仿真实现193
缩略词表197
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