《水下動態多節點自動接入與組網基礎研究》是依託華南理工大學，由季飛擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：水下動態多節點自動接入與組網基礎研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：季飛
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
引入移動節點的水聲網路在海洋監測、海洋開發等方面具有廣闊套用前景，但水聲鏈路的長時延、低速率、高中斷機率特性以及網路拓撲的時變性給水聲組網通信帶來重大挑戰。針對這些挑戰，本項目擬開展包含水底感測節點、水中航行器節點、水面匯聚節點在內的立體網路架構研究，從網路覆蓋、鏈路連通、可靠路徑三方面著手，重點解決能量與傳輸手段受限條件下移動節點可靠接入及水聲動態組網的基礎問題，主要研究內容有：（1）面向水下移動節點接入的動態網路建模與容量計算；（2）動態水聲網路多址接入與鏈路保持機制；（3）分簇DTN立體水聲網路拓撲控制與路由策略。項目立足於研發動態立體水聲網路的新型組網技術，力圖獲得具有自主智慧財產權的協定體系，並搭建實際驗證系統，為後續相關研究提供開放測試平台。
結題摘要
水聲網路在海洋監測、海洋開發等方面具有廣闊套用前景，但水聲鏈路的長時延、低速率、高中斷機率特性以及網路拓撲的時變性給水聲組網通信帶來重大挑戰。針對這些挑戰，本項目主要開展了水聲網路建模、水聲網路媒介接入協定、水聲CDMA技術、水聲機會路由協定等方面的研究工作，並搭建了水聲通信網路平台以進行仿真與實驗驗證。主要成果包括：基於鏈路協定模型，推導了在水下任意發射節點的橢球鄰域內找到其對應接收節點的機率、基於中繼節點的傳送包成功傳輸的機率；針對水聲傳輸的誤包率較高、反饋重傳機制效率低的問題，提出了跨層和前向差錯控制方案，即在傳輸層採用無碼率噴泉碼實現對正確數據包的機會接收，在物理層采比特級前向差錯控制增強鏈路可靠性；通過實測發現了水聲傳播雙尺度時延變化特性，仿真實驗研究了這種時延動態特性對媒介接入控制的影響，基於吸收馬爾可夫鏈模型推導了基於自適應時隙長度和媒介接入控制協定吞吐量的閉式表達式；針對基於正交頻分復用（OFDM）技術的水下移動通信對都卜勒和信道估計的需求，提出了一種基於PN序列的都卜勒和信道估計方法; 將OFDM技術與擴頻技術結合，提出了一種載波交織的基於完全互補序列的水聲MC-CDMA通信系統（MIC-CDMA/CCS）；依據不同的套用場景，提出了改進的CW-ALOHA媒質接入協定、適用於競爭信道水聲網路的多節點快速通信方法、用於水下數據採集的分散式休眠調度MAC協定等；提出了水面無線輔助的機會路由協定、距離向量機會路由協定、基於休眠調度的用戶與網路協作機制；引入微服務架構設計思想實現了水聲網路協定實驗平台-MicroUAN, 該平台採用訊息佇列Rabbit MQ作為微服務間通信組件，並提供了基於層次狀態機的協定微服務編程框架。
