水下通信网络中继器软硬件技术研究

水下通信网络中继器软硬件技术研究

一、水下通信网转发器软硬件技术研究(论文文献综述)

王建平[1](2018)在《水下传感器网络SDN架构设计及关键技术研究》文中指出水下传感器网络是由具有声学通信与计算能力的传感器节点构成的网络系统,其是开展海洋数据监测处理的重要技术手段。相对常见的海洋通信系统,水下传感器网络具有基础设施简单、节点体积微小和设备成本低廉等优势,在海洋数据采集、环境监控、资源勘测、地震与海啸监控、海洋军事科学、辅助导航、水下机器人和AUV控制等方面具备广阔的应用前景。传统的水下传感器网络极大的依赖硬件基础架构,存在应用和服务受限,管控和维护困难,部署后系统风险无法掌控等缺陷。冗余部署是保障水下传感器网络可靠性的重要措施,但对在相同水域实施节点再部署造成障碍,同时存在严重的资源浪费和高昂的部署成本。软件定义网络(SDN,Software Defined Networking)是一种创新网络架构,它将网络功能和业务处理抽象化,以构建基于用户编程的统一便捷网络管理。SDN为水下传感器网络的发展提供新的解决方案。基于SDN架构可设计开放标准通信协议和编程接口,实施虚拟化的网络复用,构建控制平面和数据平面分离的网络架构,实现水下传感器网络的集中动态管控。本文开展水下传感器网络SDN架构设计及关键技术研究。其主要研究内容和创新点如下:(1)研究水下传感器网络SDN架构设计并实施核心设备原型开发。主要包括:定义数据平面和控制平面的功能需求和设备对象,基于FlowVisor实施网络虚拟化,并设计相关SDN通信消息;设计基于多流表结构的水下节点硬件系统,构建基于Open vSwitch的水下节点软件平台;规划水面控制器的SDN硬件架构,设计基于OpenDayLight的水面控制器软件系统,并实施设备管理器、拓扑管理器、链路负载监控器、数据转发器、路由管理器等五个核心功能模块开发。通过研究,构建基于SDN架构的水下节点和水面控制器原型,为实施基于用户编程管控的水下传感器网络开发提供基础。(2)研究水下传感器网络上行MC-CDMA通信技术并设计一种基于凸优化求解的多用户检测算法。主要包括:构建水下传感器网络上行MC-CDMA通信系统架构;设计MC-CDMA发射机和接收机模型;基于凸优化技术实现一种多用户检测算法-COBA;通过仿真实验进行ML、ZF、MMSE、COBA等四种多用户检测算法的性能对比。结果表明,COBA算法实现了检测性能和计算复杂度的折中。通过研究,实现一种水下传感器网络高性能通信技术,为实施SDN数据平面提供支撑。(3)研究水下传感器网络SDN路由方案,并设计基于割集优化和路由优化的两种最小生成路由算法。主要包括:设计基于SDN架构的节点分簇算法-CASDN;实现基于三角模糊推理和最小生成树技术的两种水下传感器网络SDN路由算法-FCOMST和FPOMST;设计仿真实验,进行分簇算法和路由算法的性能分析。分簇实验结果表明,CASDN算法在存活节点数、网络生存时间、簇的稳定性和覆盖率等方面具备优势,实现了计算复杂度和分簇性能的均衡。路由实验结果表明,FCOMST和FPOMST两种算法在数据包交付率、端到端时延、吞吐量等性能方面优于LEACH、EEHC和Dipanwita’s算法。计算复杂度对比表明,FPOMST适合于节点稀疏的水下传感器网络,而FCOMST更加适合节点密集的网络环境。通过研究,实现在控制器上运行的SDN路由算法,以提高路由计算的可靠性和敏捷性,同时减轻网络负载,为构建水下传感器网络SDN控制平面提供支撑。(4)研究多控制器架构的水下传感器网络SDN负载均衡技术,并设计多控制器域覆盖算法及负载检测与负载算法。主要包括:设计水下传感器网络多控制器负载均衡模型,构建基于学习自动机(LA)和受度约束连通支配集(d-CDS)的多控制器域覆盖算法-CCLA&d-CDS;量化控制器负载类型实现一种负载检测方法,构建基于一致性哈希的多控制器负载分配算法;设计仿真实验,进行多控制器负载均衡技术以及SULA&LB、SUNE、TULA、TUNE等四种水下传感器网络的性能分析。结果表明,构建的SDN负载均衡技术能实现网络负载的灵活分配,结合CCLA&d-CDS算法和负载均衡架构的水下传感器网络(SULA&LB)实现了生存时间、误码率和计算复杂度等指标的均衡。通过研究,解决单控制器瓶颈问题,为构建多控制器的大规模SDN水下传感器网络提供支撑。

邓恬[2](2017)在《传感器数据收集卫星系统低功耗接入技术研究》文中研究表明传感器数据收集卫星(Sensor Data Collection Satellite,SDCS)系统作为地面传感网的重要补充,能有效填补偏远地区信息搜集的空白,形成天、空、地一体化的信息获取与传输系统。传感器终端一般部署在恶劣、无人值守的区域,能量补给困难,故在SDCS系统中设计低功耗接入协议具有重大实用价值。SDCS系统中的介质访问控制(Medium Access Control,MAC)协议设计受到卫星信道特性、终端低功耗等限制,面临节点能量有限、系统接入用户数量多、低轨卫星通信时间短的问题,而现有卫星接入协议不能很好的适用于SDCS系统。针对上述问题,论文对SDCS系统低功耗接入技术进行了以下几方面的研究。首先阐述了卫星数据收集系统的发展概况与接入技术研究现状,介绍了低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)的几种代表技术,指出LoRa(Long Range)技术及LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)协议的优势,并分析了其物理层、MAC层的特性。然后论文介绍了OPNET仿真平台的应用,包括网络域、节点域、进程域三层模型域,以及基于离散事件、数据包、接口控制信息的通信仿真机制。在该仿真平台上,论文设计了基于OPNET的SDCS系统模型,包括卫星轨道与无人机覆盖模型、系统物理层传输模型、系统节点模型。接着论文根据应用场景不同,设计了两种低功耗SDCS系统网络结构,包括基于空天接入和基于地面网关接入的SDCS系统网络结构。在空天接入的SDCS系统中,从基于位置信息自适应控制方案、自适应动态调整占空比方案、基于网络规模的重传机制三个方面来降低系统的能量消耗,延长网络的生存周期,有效提高网络的性能。在基于地面网关接入的SDCS系统中,相比空天接入架构增加地面网关,提供不间断通信机制,降低传感器终端的负载压力。在该架构中结合802.11的点协调功能(Point Coordination Function,PCF)和LoRaWAN的CLASS B模式,设计了一种基于可预见延迟的综合接入协议。在协议中分析了移动场景下的地面网关时间分配方案以及传感器终端开启的短接收窗口数量与信息中心的数据包生成速率的关系。论文的工作围绕SDCS系统的建模、协议设计展开,根据不同的应用场景提出不同的MAC接入协议,并通过仿真验证协议的有效性。

栾鹏[3](2016)在《基于小卫星接入的浮标卫星通信系统MAC协议研究》文中进行了进一步梳理未来水下信息网集通信、远程控制、数据采集、预警等功能于一体,既要能收集水下环境信息特征数据,又能保证水下通信系统有效运行。基于天基信息网的空海一体化传感/通信网能有力提升海洋环境中的信息探测、通信保障能力,满足未来海洋信息传输体系能力的应用需求。提高基于小卫星接入的浮标卫星通信系统的卫星接入能力是天海一体化网络中增强水下探测预警信息有效上传的关键技术。但由于浮标卫星接入系统MAC协议设计受到卫星通信信道和传感器网络流量双重限制,面临大容量用户与信道资源有限的矛盾,且需要满足多种类型信息的传输需求,常规卫星接入协议不能很好的适用于浮标卫星系统。论文基于OPNET设计了浮标卫星接入系统模型,包括卫星轨道与覆盖场景模型,浮标卫星物理层传输模型,浮标卫星节点模型。并介绍了OPNET网络仿真平台的应用,包括OPNET三层模型域,子网域、节点域、进程域,以及OPNET建模机制,基于事件的建模机制和基于包交互的建模机制。论文提出了基于TDMA的双信道浮标卫星多业务融合方案,设计了适合多业务融合的超帧结构,以及基于位置信息的开环时间同步方案,并使用OPNET设计了浮标卫星节点进程模型。论文提出了基于位置信息的时隙分配协议,能有效提高浮标卫星接入系统中单信道与多信道下的网络性能。提出了改进的固定竞争接入协议,实现竞争接入协议在不同负载下始终保持最大信道利用率或最短时延。提出了海量浮标不稳定网络负载下预约接入时的退避算法和多包处理方案,能有效减少冲突,提高信道利用率。

王翔[4](2013)在《高速水声通信网络节点系统平台设计》文中研究指明水声通信网络节点是水下声通信网络的基本单元,同时又是由水声换能器、信号处理器、设备接口以及电源与控制器等模块组成的机电一体化复杂系统。集成上述功能模块、构建节点平台、开展系统联调和外场试验、实现水下信息的采集、存储和传递等主要功能,是开发中的节点投入工程应用之前必须的关键步骤。本文研究根据水声通信网络节点的功能需求,搭建了节点系统平台,包括单片机值班电路、ARM网络信息处理电路和底板电路的设计和软硬件实现。设计的430单片机值班电路采用低功耗芯片与基于FFT的信号处理算法,实现了节点的唤醒、通信和休眠等基本功能。理论运行时间可达636天,满足系统休眠检测工作1年以上的指标要求。设计的ARM网络信息处理电路,能够充分发挥Windows CE6.0操作系统良好的可裁剪性,在实现数据链路层和网络层协议的同时,满足了硬件平台多接口扩展的要求。设计的电源供电模块可为各系统模块提供低噪声供电,并实现供电可控。连接各模块的底板电路充分考虑了噪声干扰和板间串扰,同时也为系统的功能拓展预留了接口。集成已有DSP、交换机、功放等模块和新设计模块,完成节点系统平台的整体组装,通过水池试验,测试各个模块能够正常运行,实现了通信节点的基本功能。在牡丹江市莲花湖,进行了点对点通信试验,在直线距离3.1km,OFDM算法满足高速通信要求。在杭州市千岛湖进行了4节点组网试验,通过运行ALOHA(Additive LinkOn-line Hawaii system)协议和MACAW(MACA for Wireless)协议,验证了由传感器节点、中继转发节点和网关节点组成的多跳式组网能够实现高速水声通信网络的各项功能和指标。本文设计的高速水声通信网络节点平台已实现基本的组网通信功能,为后续实现多节点、水下自组网试验奠定了基础。对水声节点的开发与水声通信网络的建设具有重要的意义。

丛艳平[5](2011)在《多模式自适应水下无线通信网络关键技术研究》文中研究指明进入21世纪以来,随着世界经济和军事发展的需求,海洋资源开发、海洋能源利用等现代海洋高新技术的研究已成为世界新科技革命的主要领域之一,其中水下无线通信网络关键技术与装备已成为各海洋大国不遗余力进行研究的主要对象。水下无线通信网络设备的发展对于建立水下立体通信网络、水下无线预警网络、水下无线导航网络等系统具有重要意义。为满足当前海洋探测、海洋军事等领域对水下通信的要求,该通信网络在感知环境因素,自适应调整通信模式的基础上,既要能够提供远、中、近程中低速实时数据和语音通信,又要能够提供中、近程实时高速图像数据传输及多媒体通信功能。因此,为适应以上需求,本文研究了多模式自适应水下无线通信网所涉及的一些关键技术和内容。具体研究内容包括以下几个方面:(1)提出了基于软件无线电技术的多模式自适应水下无线通信网络的概念和相应的框架结构。并对其物理层、链路层和网络传输层所涉及的相关协议进行了简要分析。同时,针对水下无线通信网的安全需求,提出了水下无线通信网的安全体系结构框架,并进行了简要的分析。(2)介绍了水下无线光通信信道以及水下无线水声通信信道的特点和建模方法,研究了分别适应于深海信道的LDPC空时编码方案,以及适应于浅海信道的TURBO空时编码方案。为简化接收端解码的复杂度,研究了统一的自适应解码方案。(3)根据水下无线通信系统对调制解调方式的需求,通信节点首先根据数据量大小以及对速率和带宽的要求,确定调制模式。同时,结合MAC层协议,研究创建了一种跨层的自适应调制解调系统框架,利用收发双方的握手信息携带当前信道状态,由发射方根据马尔科夫模型预计信道未来状态,从而自适应选择合适的调制制式,并利用握手信号通知接收方。为满足水下通信对功率、频率等资源的特殊要求,发射方根据握手信息,判断双方通信距离,并依据距离与信道信噪比的关系,根据注水原则,确定最优资源分配方案。(4)成簇策略是水下通信网拓扑的核心算法,由于我们关注的重点在于如何更大限度的节省能量,提高整个网络的寿命,因此,我们将成员节点的剩余能量与整个簇的剩余能量的加权平均值的比值作为选取簇头的依据,提出了簇头选择算法。针对分簇的水下无线通信网络拓扑结构,为有效降低冲突发生的概率,避免隐藏端问题,我们研究了簇内节点之间的基于时隙分配的EQE-MAC协议,当节点需要与簇头节点进行数据交互时,只有在属于自己的通信时隙内才能进行通信,其余时间处于睡眠状态。由于簇间通信时,难以进行准确的时隙分配,以及时隙同步,因此,我们研究了预约(Reservation)-监听(Monitor)-睡眠(Sleep)方式,即RMS-MAC协议。同时,为保证重要数据的优先发送,我们研究了基于优先级的自适应访问控制工作方式来支持猝发通信模式。由于我们假定簇内为一跳网络,因此针对簇间存在移动节点的场景,我们提出了基于VBF的能量改进路由协议算法。整套网络协议都是从能量均衡和能量节省的角度出发,使得整个网络的节点能量分布更加平均,以便于延长整个网络的生命周期。(5)提出了以FPGA、DSP、以及ARM等可编程器件为主的基于软件无线电技术的水下无线通信节点构架。

唐伟杰[6](2010)在《水声通信网络节点硬件平台的设计与实现》文中研究表明21世纪是海洋的世纪,随着人类进军海洋步伐的不断加快,对水声技术的研究越来越迫切,水声通信网络也成为世界范围内一个研究热点。水声通信网络节点是水声通信网络中的重要组成部分,主要负责通信、探测、预警等任务。然而,由于水声信道是一个时变、频变、空变的复杂信道,存在着严重的多径干扰及高噪声背景等问题,使得开发一个高可靠性、高速、低能耗的水声通信网络节点是一个挑战,也具有重要的意义。论文以水声通信网络为背景,以水声通信网络节点硬件平台的设计与实现为研究内容。论文研究了水声通信网络节点的总体结构,明确了设计的技术指标,确定了硬件平台的解决方案。该硬件平台主要包括模拟调理、值班、数字信号处理、存储控制等电路板,并通过底板实现板间的互联,组合成一个完整的硬件平台。本论文的主要内容是模拟调理、值班和存储等电路,包括硬件部分及相应的软件,最后结合数字信号处理电路,对整个硬件平台实现系统级的联调。在模拟电路中,采用OPA348、AD8260等芯片搭建常用的放大、滤波等电路结构形式,实现对弱信号的调理。在值班电路中,主要是以MSP430单片机为主控芯片,结合软件上的检测程序实现电路的信号检测功能。存储电路中以ARM9为核心处理器,通过装载Windows CE嵌入式操作系统,搭建一个基本的软硬件平台,为应用程序开发做好准备。本文完成了基于水声通信网络节点硬件平台的设计与实现,打通了系统的数据流通道,完成了电联调,达到预期的设计要求。

赵法彬[7](2009)在《建设应急通信,完善联动机制——2009城市应急联动通信研讨会在北京举行》文中研究说明2009年6月11日至12日,经工业和信息化部批准(工信部外函[2009]69号),由电子工业出版社主办、《数字通信世界》杂志社承办的"2009城市应急联动通信研讨会"在北京京都信苑饭店隆重举行,来自有关政府部门、用户单位、业内专家及企业代表数百人围绕"建设应急通信,完善联动机制"的主题进行了广泛而深入的研讨与交流。

王明华[8](2007)在《高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究》文中认为水声通信技术在国防上具有重大的战略意义,同时也越来越多地被应用到海洋环境考察、资源开发等民用领域。水声信道高速率数据传输更成为水下通信技术的前沿热点研究课题之一,也是一项刻不容缓的任务。高速水声通信面临最困难的问题就是多途干扰,其中码元的自多途引起接收信号的幅度衰落,码元间的互多途引起接收信号的码间干扰;再加上海洋环境的高噪声背景、低的载波频率、极为有限的带宽以及传输信道的时间-空间-频率变化特性,使水声信道成为迄今为止最困难的无线通信信道;正因为如此,高速可靠的水声通信已成为世界性的难题。近年来,由于正交频分复用(OFDM)技术具有频谱利用率高、抗多径和脉冲噪声能力强、在高效带宽利用率情况下的高速传输能力以及简单的实现方法,使其成为高速水声通信中的研究重点和热点之一。本论文主要针对高速水声通信中OFDM的关键技术与应用进行了研究,所做的工作主要有:1.高速水声通信中OFDM的关键技术研究。论文针对高速水声通信中OFDM的部分关键技术进行了仿真研究,并通过湖上和海上试验数据进行了验证。主要研究的关键技术有:1)保护间隔:本文就保护间隔对OFDM系统的影响进行了分析,并结合深海水声信道的特点提出了一种可适合于深海水声通信的保护间隔结构,仿真结果表明该结构具有较好的效果。2)信道估计:本文主要讨论了导频辅助信道估计方法,比较了梳妆导频与块状导频的性能,特别研究了水声信道中导频插入间隔对系统性能的影响。3)频率同步:本文针对频率同步对OFDM系统的性能影响进行了分析,提出了一种频偏估计方法,仿真结果表明该方法具有较高的估计精度,并通过试验数据验证了该方法在移动水声通信中的可行性。4)相位噪声:本文进行了相位旋转的理论分析,并针对采样时钟偏差导致的相位噪声进行了研究;提出了一种基于双符号块状导频的补偿采样时钟偏差的相位补偿方法,并通过仿真和试验数据进行了验证。2.高速水声通信中OFDM技术的试验研究。本文结合OFDM关键技术分别进行了高速水声通信中OFDM技术的湖上和海上试验研究,试验研究结果表明,采用OFDM技术进行高速水声通信是切实可行的,具有较高的通信速率和较低的误码率;同时也验证了各关键技术在水声信道中的实用性。3.高速水声通信中OFDM技术的系统应用研究。本文设计实现了两个基于OFDM技术的高速水声通信系统:1)基于OFDM技术的水下转发器系统。本文简要介绍了系统的设计与实现,并进行了系统的湖上试验研究,达到了较好的效果;并针对系统设计中存在的不足提出了改进建议。2基于OFDM技术的超高速水下图像水声传输系统。该系统主要应用于水下高分辨率图像传输甚至视频传输,本文针对系统软硬件设计与调试中的问题进行了阐述,并完成了系统的联调。

王明华[9](2006)在《基于正交频分复用的水下转发器的设计与实现》文中进行了进一步梳理纵观世界范围内水声通信技术的发展,不管是远程的低比特率的指令传输,还是近程的高速信息传输,都已经找到了近乎实用的解决方案,并有大量的试验系统和试验结果作为辅证。唯独远程、高速的水声数据传输尚未找到一个圆满的解决方案。 接力式转发传输是解决远距离高速水声数据传输的一个很好的方案。本文设计实现的基于正交频分复用的水下转发器系统就是基于这样的思想,它用类似于微波接力的传输方式实现水声数据的远程高速传输。 本文主要从水下转发器的硬件设计和软件实现两个方面展开论述。 1、硬件设计。硬件设计主要围绕以下两个问题展开讨论。其一就是如何降低系统的功耗。采取的措施主要有两个,一个就是采用低功耗器件,比如低功耗集成运放、A/D和D/A芯片、低功耗MSP430系列单片机以及低功耗TMS320C55系列DSP芯片等;再一个就是设计实现一个值班电路,只有在检测到触发信号,进行“身份”识别后才开启数字处理器平台,这样就大量的降低了系统在不转发时的功耗。其二就是如何设计实现一个基于TMS320VC5509的DSP数字处理器平台,以完成高速水声数据转发处理,本文详细的讲述了DSP与外围器件的逻辑接口和时序问题。 2、软件实现。本文采用可有效克服水声多途干扰和频率选择性衰落的正交频分复用技术,讲述了正交频分复用技术的基本原理及部分关键技术,完成了正交频分复用技术在DSP数字处理平台上的C语言实现。 最后,本文进行了水下转发器系统的水池和湖上试验研究。在2kHz带宽下,6000m作用距离内,达到了2.88kb/s的转发速率,误码率不高于10-3,达到了系统的技术指标要求。

曲东[10](2004)在《水下通信网转发器软硬件技术研究》文中提出现代海洋军事防卫和民用海洋开发中,离不开水声通信技术。它不仅肩负着指令和命令的传输任务,也常常需要传输大量的数据和图像信息。这些信息通常是在水面舰艇、潜艇、各种潜器、水下工作站或水下机器人(UUV/AUV)之间进行的。水声通信网转发器的设计目的,是解决高数据率信息的远程中继信息传输问题,即用类似于微波接力传输的方法,将数据传至船基或岸基。 本文围绕水下通信网转发器的主要技术指标—低功耗展开讨论,通过多种途径来降低转发器的功率损耗。其中主要的技术手段有三种: 首先,在选择元器件方面,尽量选择低功耗高性能器件,包括集成运放、A/D、D/A等,使得转发器的整体功耗大幅度降低。 其次,选用美国TI公司生产的TMS320C55x系列芯片作为数字信号处理部分的核心元件。TMS320C55x系列芯片是在TMS320C54x系列芯片基础上发展而来的16-bit定点DSP芯片,在同样的外围设备和数据处理速度条件下,TMS320C55x的功耗只有TMS320C54x的1/6。 其三,本文利用值班电路,监视接收机接收到的信号,只有当触发信号到达时,值班电路才使数字电路部分上电工作。这样设计使得整个系统在大量不进行信号处理的时间里只有模拟电路部分在工作,节省了大量的功耗。 文章最后还将简要讨论为了实现高速水声通信而采用的相位相干调制技术,以及为了克服水下多途干扰和相位漂移而采用的自适应均衡技术,并将已有的一部分高级语言程序移植到DSP中,利用高效率的DSP汇编语言加以实现。

二、水下通信网转发器软硬件技术研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、水下通信网转发器软硬件技术研究(论文提纲范文)

(1)水下传感器网络SDN架构设计及关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水下传感器网络研究现状
        1.2.2 SDN技术研究现状
        1.2.3 软件定义的水下传感器网络研究现状
    1.3 研究内容和章节安排
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 章节安排
第2章 预备知识
    2.1 水声通信基础
    2.2 水下传感器网络结构
    2.3 SDN与 OpenFlow基础
        2.3.1 SDN网络架构
        2.3.2 OpenFlow协议
        2.3.3 OpenFlow交换机和控制器
    2.4 相关仿真测试工具
        2.4.1 水下传感器网络测试工具
        2.4.2 SDN仿真测试平台
    2.5 本章小结
第3章 水下传感器网络SDN架构与原型系统设计
    3.1 引言
    3.2 水下传感器网络SDN架构设计
        3.2.1 控制通信
        3.2.2 数据通信
        3.2.3 网络功能虚拟化
        3.2.4 水下传感器网络SDN通信消息
    3.3 SDN架构的水下节点原型设计
        3.3.1 水下节点的硬件结构设计
        3.3.2 水下节点的软件平台设计
    3.4 SDN架构的水面控制器原型设计
        3.4.1 控制器的硬件设计
        3.4.2 控制器的软件平台设计
    3.5 本章小结
第4章 水下传感器网络MC-CDMA通信技术研究
    4.1 引言
    4.2 水下传感器网络上行MC-CDMA系统设计
        4.2.1 发射机结构设计
        4.2.2 接收机结构设计
    4.3 MC-CDMA系统多用户检测技术研究
        4.3.1 常见的多用户检测算法
        4.3.2 凸优化技术
        4.3.3 基于凸优化求解的多用户检测方法
    4.4 仿真实验
        4.4.1 实验参数
        4.4.2 检测误码率对比
        4.4.3 计算复杂度对比
    4.5 本章小结
第5章 水下传感器网络SDN路由方案设计
    5.1 引言
    5.2 水下传感器网络SDN路由基本过程
        5.2.1 SDN路由的三个阶段
        5.2.2 簇头节点间路径权值的模糊问题
    5.3 基于SDN架构的节点分簇算法
        5.3.1 基本分簇过程和相关消息
        5.3.2 簇头选举与分簇构建过程
        5.3.3 簇注册、簇头重选举与重分簇
    5.4 基于模糊推理的最小生成树路由算法
        5.4.1 模糊推理及最小生成树技术
        5.4.2 簇头节点间路径权值的模糊推理
        5.4.3 模糊割集优化的最小生成树路由算法
        5.4.4 模糊路径优化的最小生成树路由算法
    5.5 仿真实验
        5.5.1 实验环境设置
        5.5.2 分簇算法性能分析
        5.5.3 路由算法性能分析
    5.6 本章小结
第6章 水下传感器网络SDN负载均衡技术研究
    6.1 引言
    6.2 基于多控制器域的覆盖算法
        6.2.1 学习自动机
        6.2.2 受度约束的连通支配集
        6.2.3 多控制器域覆盖算法的实现
    6.3 多控制器的负载均衡技术设计
        6.3.1 控制器的负载均衡模块
        6.3.2 多控制器映射方法
        6.3.3 多控制器负载检测算法
        6.3.4 基于一致性哈希的负载分配算法
    6.4 仿真实验
        6.4.1 实验设置
        6.4.2 负载均衡技术性能分析
        6.4.3 多控制器SDN架构的水下传感器网络性能分析
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 研究工作总结
    7.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文及获得的科研成果奖励
附录 :缩略词表

(2)传感器数据收集卫星系统低功耗接入技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 卫星数据收集系统发展概况
        1.2.2 卫星通信系统接入技术研究现状
    1.3 论文主要工作及结构安排
第二章 基于Lo Ra的 SDCS系统接入系统
    2.1 低功耗广域网概述
        2.1.1 低功耗广域网概念及类型
        2.1.2 LoRa技术及LoRaWAN协议
    2.2 低功耗SDCS系统网络结构设计
        2.2.1 基于空天接入的SDCS系统网络拓扑结构
        2.2.2 基于地面网关接入的SDCS系统网络拓扑结构
    2.3 基于LoRa的 SDCS系统接入技术研究
        2.3.1 SDCS系统接入协议设计主要问题
        2.3.2 基于LoRa技术的SDCS系统协议总体设计
    2.4 本章小结
第三章 基于OPNET的 SDCS系统建模研究
    3.1 OPNET网络仿真平台
        3.1.1 OPNET建模机制
        3.1.2 OPNET通信仿真机制
    3.2 基于OPNET的 SDCS系统建模
        3.2.1 卫星轨道与无人机覆盖模型
        3.2.2 SDCS系统物理层建模
    3.3 基于OPNET的 SDCS系统节点模型
        3.3.1 空天接入模式下节点模型
        3.3.2 地面网关模式下节点模型
    3.4 本章小结
第四章 基于空天接入的SDCS系统接入协议设计
    4.1 基于空天接入的SDCS系统接入协议总体方案
    4.2 基于空天接入的SDCS系统协议建模
    4.3 基于位置信息的自适应控制方案
        4.3.1 自适应控制方案
        4.3.2 仿真分析
    4.4 自适应动态调整占空比接入协议
        4.4.1 指标定义
        4.4.2 协议方案
        4.4.3 仿真分析
    4.5 网络规模的重传机制设计
    4.6 本章小结
第五章 基于地面网关的SDCS系统接入协议设计
    5.1 基于地面网关接入的SDCS系统接入协议总体方案
    5.2 基于地面网关接入的SDCS系统协议建模
    5.3 基于可预见延迟的综合接入协议
        5.3.1 工作流程
        5.3.2 网关时间分配方案
        5.3.3 改进CLASS B阶段
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(3)基于小卫星接入的浮标卫星通信系统MAC协议研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 浮标卫星通信系统体系发展
        1.2.2 卫星接入技术概述
    1.3 论文主要工作及结构安排
第二章 浮标卫星接入系统技术研究
    2.1 浮标卫星通信系统网络结构
        2.1.1 浮标卫星通信系统网络拓扑结构
        2.1.2 浮标卫星通信系统多业务传输需求
    2.2 卫星多址接入协议技术研究
        2.2.1 卫星接入MAC协议关键技术
        2.2.2 卫星接入典型MAC协议设计
    2.3 浮标卫星接入协议主要问题
        2.3.1 浮标卫星接入协议设计主要问题
        2.3.2 浮标卫星接入协议总体设计
    2.4 本章小结
第三章 基于OPNET的浮标卫星接入系统建模仿真
    3.1 OPNET网络仿真平台的应用
        3.1.1 OPNET三层模块域
        3.1.2 OPNET建模机制
    3.2 基于OPNET的浮标卫星系统建模
        3.2.1 卫星轨道与覆盖场景模型
        3.2.2 浮标卫星系统物理层建模
    3.3 基于OPNET的浮标卫星节点模型
        3.3.1 浮标卫星全双工模式下节点模型
        3.3.2 浮标卫星半双工模式下节点模型
    3.4 本章小结
第四章 多业务浮标卫星通信系统MAC协议设计
    4.1 浮标卫星系统业务融合方案
        4.1.1 浮标卫星接入系统业务融合方案
        4.1.2 业务融合中超帧结构设计
        4.1.3 业务融合中时间同步方案
        4.1.4 基于OPNET的多业务融合协议建模
    4.2 基于位置信息的时隙分配协议
        4.2.1 单信道模式下基于位置信息的时隙分配方案
        4.2.2 双信道模式下基于位置信息的时隙分配方案
    4.3 改进的固定竞争接入协议
        4.3.1 不同负载环境下的最大信道利用率
        4.3.2 一定成功接收概率下的最短时延
    4.4 海量浮标不稳定负载网络下的预约接入协议
        4.4.1 浮标卫星预约接入时的退避方案
        4.4.2 浮标卫星预约接入时的多包处理
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(4)高速水声通信网络节点系统平台设计(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景及意义
    1.2 水声通信网络的发展及研究现状
    1.3 水声通信网络节点的发展及研究现状
    1.4 论文的主要工作
第2章 高速水声通信网络节点平台总体设计
    2.1 水声通信网络节点分类
    2.2 节点系统平台总体方案设计
        2.2.1 设计要求
        2.2.2 节点平台组成与结构设计
        2.2.3 节点信号处理模块设计
    2.3 本章小结
第3章 高速水声通信网络节点系统硬件电路设计
    3.1 通信节点硬件平台结构
    3.2 430 值班控制电路设计
        3.2.1 430 单片机值班电路结构
        3.2.2 MSP430F5438A 单片机
        3.2.3 430 板外设接口设计
        3.2.4 430 板模拟调理电路设计
        3.2.5 430 板供电电路设计
    3.3 ARM 网络信息处理电路设计
        3.3.1 基于 S3C6410 的 ARM 核心板
        3.3.2 ARM 板外设接口设计
        3.3.3 BOOT 启动配置
        3.3.4 ARM 板模拟调理电路
        3.3.5 ARM 板供电电路设计
    3.4 DSP 数字信号处理电路
    3.5 整机电源和系统底板设计
        3.5.1 整机电源设计
        3.5.2 系统底板设计
    3.6 本章小结
第4章 节点系统相关控制软件设计
    4.1 基于 430 单片机的值班控制程序
        4.1.1 值班唤醒程序设计
        4.1.2 控制指令功能设计
        4.1.3 复位程序设计
    4.2 基于 S3C6410ARM 处理电路软件设计
        4.2.1 Windows CE 6.0 嵌入式操作系统定制与移植
        4.2.2 ARM 系统功能开发
    4.3 本章小结
第5章 高速水声通信网络节点系统试验研究
    5.1 系统水池试验
    5.2 莲花湖湖试试验
        5.2.1 系统的布放与测试
        5.2.2 系统功能验证与分析
    5.3 千岛湖湖试试验
        5.3.1 系统的布放与测试
        5.3.2 系统功能验证与分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录

(5)多模式自适应水下无线通信网络关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 水下无线通信网络国内外研究现状
        1.1.1 水声通信网络研究现状
        1.1.2 水下无线光通信网络研究现状
    1.2 软件无线电的基本思想
        1.2.1 软件无线电的概念
        1.2.2 软件无线电的基本结构
        1.2.3 软件无线电的优势
    1.3 多模式自适应水下无线通信网络基本思想
        1.3.1 多模式自适应水下无线通信网络概念
        1.3.2 多模式自适应水下无线通信网络框架结构
        1.3.3 多模式自适应水下无线通信网络安全体系结构
    1.4 论文的研究内容
    1.5 论文内容安排
    1.6 本章小结
2 水下信道编码研究
    2.1 国内外研究现状
    2.2 水下无线通信信道模型研究
        2.2.1 水下无线光通信信道建模
        2.2.2 水下声通信信道建模
    2.3 水下信道编码研究
        2.3.1 LDPC 空时码
        2.3.2 TURBO 空时码
    2.4 水下信道解码研究
        2.4.1 LDPC 解码
        2.4.2 Turbo 码解码
    2.5 本章小结
3 自适应调制解调机制研究
    3.1 水下无线通信调制解调技术现状
    3.2 自适应调制解调系统研究
        3.2.1 基本调制解调制式
        3.2.2 信道状态估计
        3.2.3 自适应调制解调研究
    3.3 自适应资源分配研究
    3.4 本章小结
4 水下无线通信协议研究
    4.1 水下无线通信网成簇策略研究
        4.1.1 场景假定
        4.1.2 能量模型
        4.1.3 簇头选举算法
    4.2 链路层协议研究
        4.2.1 基于竞争的 MAC 协议
        4.2.2 基于调度的 MAC 协议
        4.2.3 基于功率控制的 MAC 协议
        4.2.4 跨层 MAC 协议研究
    4.3 网络层研究
        4.3.1 基于泛洪的路由协议
        4.3.2 基于多路径的路由协议
        4.3.3 基于簇的路由协议
        4.3.4 其他路由协议
        4.3.5 能量效率优化的 VBF 路由协议
    4.4 本章小结
5 通信系统通用平台框架设计
    5.1 国内外水下无线通信平台典型产品
        5.1.1 水声无线通信平台
        5.1.2. 水下无线光通信平台
    5.2 硬件平台框架设计
    5.3 软件系统结构设计
        5.3.1 SCA 结构特点
        5.3.2 基于 CORBA 中间件的 SCA 兼容多处理器框架
    5.4 本章小结
6 结论和展望
    6.1 本文总结
    6.2 今后的研究方向
参考文献
致谢
个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文

(6)水声通信网络节点硬件平台的设计与实现(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文的研究背景和意义
    1.2 水声通信网的研究及国内外研究水平与动态
    1.3 水声通信网的工作机制
    1.4 嵌入式系统
        1.4.1 嵌入式系统简介
        1.4.2 嵌入式操作系统及Windows CE
    1.5 论文的研究内容
第2章 系统的硬件方案
    2.1 水声通信网络节点的总体结构
    2.2 水声通信网络节点的总体技术指标
    2.3 水声通信网络节点硬件平台方案
    2.4 系统设计分析与论证
    2.5 本章小结
第3章 系统的硬件电路设计
    3.1 硬件平台的总体结构
    3.2 模拟调理电路的设计
        3.2.1 集成运放的选择
        3.2.2 放大电路
        3.2.3 滤波电路
        3.2.4 增益控制
    3.3 值班电路设计
        3.3.1 MSP430单片机简介
        3.3.2 反相放大电路
        3.3.3 带通滤波
    3.4 存储控制电路设计
        3.4.1 S3C2410 及 ARM9 核心板简介
        3.4.2 以太网接口
        3.4.3 UART接口
        3.4.4 SD卡接口
        3.4.5 RTC 设计
    3.5 数字信号处理电路简介
    3.6 电源设计
    3.7 系统的底板
    3.8 硬件设计及调试注意的问题
        3.8.1 低功耗设计
        3.8.2 电磁兼容
    3.9 本章小结
第4章 系统调试及相关软件的设计
    4.1 引言
    4.2 值班电路MSP430 的程序设计
        4.2.1 IIR 滤波及α滤波
        4.2.2 程序的仿真
        4.2.3 程序设计与实现
        4.2.4 试验结果
    4.3 存储控制电路的软件设计
        4.3.1 Windows CE 嵌入式操作系统
        4.3.2 Windows CE 操作系统的定制与移植
        4.3.3 设备驱动的开发
        4.3.4 各模块的测试
    4.4 系统电联调
        4.4.1 模拟电路与数字信号处理电路的联调
        4.4.2 模拟电路、数字信号处理电路及存储电路的联调
        4.4.3 硬件平台的联调
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录

(8)高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 国内外水声通信研究现状及发展趋势
        1.2.1 非相干水声通信研究结果
        1.2.2 相干水声通信研究结果
        1.2.3 国外水声通信网络的研究现状
    1.3 多载波调制技术概述
        1.3.1 正交频分复用技术
        1.3.2 OFDM基本原理
        1.3.3 OFDM在水声通信中的优缺点分析
        1.3.4 OFDM在水声通信中的研究现状
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 高速水声通信中OFDM的关键技术研究
    2.1 保护间隔
        2.1.1 空闲保护间隔
        2.1.2 循环前缀性能分析
        2.1.3 循环前缀不足的影响
        2.1.4 一种适合于深海水声通信的保护间隔结构
    2.2 信道估计
        2.2.1 导频插入方式的选择
        2.2.2 导频位置信道估计
        2.2.3 基于内插的完整信道估计
        2.2.4 水声信道中导频插入间隔的性能分析
    2.3 频率同步
        2.3.1 频率偏移对OFDM系统的性能影响
        2.3.2 一种频偏估计方法
        2.3.3 计算机仿真
        2.3.4 试验结果
    2.4 相位噪声
        2.4.1 相位旋转的理论分析
        2.4.2 一种补偿采样时钟偏差的相位补偿方法
    2.5 峰值平均功率比
    2.6 信道编码与交织
        2.6.1 信道编码
        2.6.2 交织
        2.6.3 性能分析
    2.7 本章小结
第3章 高速水声通信中OFDM的试验研究
    3.1 水声通信试验系统简介
    3.2 数据编码方式
        3.2.1 调制方式的选择
        3.2.2 发射数据结构
    3.3 数据的发射与采集
    3.4 湖上试验数据分析
    3.5 海上试验数据分析
    3.6 本章小结
第4章 高速水声通信中OFDM的系统应用研究
    4.1 基于OFDM的水下转发器系统
        4.1.1 系统硬件结构
        4.1.2 系统软件流程
        4.1.3 试验结果
        4.1.4 系统的改进
    4.2 基于OFDM的超高速水下图像水声传输系统
        4.2.1 系统设计指标
        4.2.2 系统硬件设计
        4.2.3 系统软件设计
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(9)基于正交频分复用的水下转发器的设计与实现(论文提纲范文)

第1章 绪论
    1.1 论文研究背景和意义
    1.2 水下转发器的国内外现状
    1.3 水下转发器的工作原理及研究重点和难点
    1.4 系统方案
        1.4.1 系统软件方案
        1.4.2 系统硬件方案
    1.5 本文主要研究内容
第2章 水下转发器的系统硬件设计
    2.1 引言
    2.2 系统硬件结构
    2.3 模拟部分
        2.3.1 模拟电源
        2.3.2 收发合置
        2.3.3 调理电路
        2.3.4 值班电路
    2.4 基于 TMS320 VC5509的数字处理器平台
        2.4.1 TMS320 VC5509简介
        2.4.2 数字电源
        2.4.3 模数转换器
        2.4.4 数模转换器
        2.4.5 FLASH
        2.4.6 SRAM
        2.4.7 CPLD
    2.5 硬件设计及调试中应注意的问题
    2.6 本章小结
第3章 水下转发器的软件设计和系统实现
    3.1 引言
    3.2 OFDM基本原理
        3.2.1 OFDM基本原理介绍
        3.2.2 OFDM信号正交性分析
        3.2.3 保护间隔
    3.3 OFDM的关键技术研究
        3.3.1 频率偏移
        3.3.2 相位噪声
        3.3.3 峰值平均功率比
    3.4 基于 OFDM的水下转发器的软件系统实现
        3.4.1 基于 OFDM的水下转发器的软件结构框图
        3.4.2 水下转发器的软件流程
        3.4.3 数据结构
    3.5 试验结果
        3.5.1 水池试验结果
        3.5.2 湖上试验结果
    3.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(10)水下通信网转发器软硬件技术研究(论文提纲范文)

第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 水下通信网的国内外研究现状和发展趋势
        1.2.1 国外研究和发展的关键点
        1.2.2 国内外水下通信网络举例
        1.2.3 国外水下通信网转发器发展现状
    1.3 转发系统的作用和研究重点
    1.4 论文主要研究内容
        1.4.1 水下转发系统的硬件设计
        1.4.2 水下转发系统的软件设计
第2章 TI TMS320VC5509 DSP芯片介绍
    2.1 引言
    2.2 TMS320C55xDSP的硬件结构
        2.2.1 C55x处理器
        2.2.1.1 CPU内部总线
        2.2.1.2 指令缓冲单元
        2.2.1.3 程序流程单元
        2.2.1.4 地址流程单元
        2.2.1.5 数据计算单元
        2.2.1.6 指令流水线
        2.2.2 C5509的构成
        2.2.2.1 时钟发生器
        2.2.2.2 定时器
        2.2.2.3 设置外部总线
        2.2.2.4 通用输入输出口
        2.2.2.5 DMA控制器
        2.2.2.6 存储器
        2.2.2.7 省电管理
    2.3 本章小结
第3章 水下转发器硬件系统设计
    3.1 引言
    3.2 模拟电路部分
        3.2.1 接收机
        3.2.1.1 集成运放的选择
        3.2.1.2 放大电路
        3.2.1.3 射随电路
        3.2.1.4 加法器电路
        3.2.1.5 带通滤波器
        3.2.1.6 信号反相问题的讨论
        3.2.2 值班电路
        3.2.2.1 检波电路
        3.2.2.2 噪声门限电路
        3.2.2.3 比较器1
        3.2.2.4 积分电路
        3.2.2.5 比较器2
        3.2.2.6 开关逻辑电路
    3.3 数字电路部分
        3.3.1 数字电路电源
        3.3.2 DSP
        3.3.3 模数转换器(A/D)
        3.3.4 数模转换器(D/A)
        3.3.5 Flash
        3.3.6 SRAM
        3.3.7 CPLD
    3.4 本章小结
第4章 水下转发器软件设计
    4.1 引言
    4.2 C55x汇编指令
        4.2.1 与C54x的差异
        4.2.1.1 硬件资源
        4.2.1.2 存储空间
        4.2.1.3 兼容C54x
        4.2.2 C55x指令的并行执行
        4.2.2.1 指令并行的类型
        4.2.2.2 指令并行的规则
        4.2.3 中断
    4.3 水下转发器软件实现
        4.3.1 信号的同步
        4.3.1.1 同步信号的选择
        4.3.1.2 同步过程
        4.3.2 自适应均衡技术
        4.3.2.1 自适应均衡器的分类
        4.3.2.2 自适应均衡联合载波恢复简介
        4.3.3 相移键控调制技术
        4.3.4 信号的发射
        4.3.5 实验验证
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

四、水下通信网转发器软硬件技术研究(论文参考文献)

  • [1]水下传感器网络SDN架构设计及关键技术研究[D]. 王建平. 武汉理工大学, 2018(07)
  • [2]传感器数据收集卫星系统低功耗接入技术研究[D]. 邓恬. 国防科技大学, 2017(02)
  • [3]基于小卫星接入的浮标卫星通信系统MAC协议研究[D]. 栾鹏. 国防科学技术大学, 2016(01)
  • [4]高速水声通信网络节点系统平台设计[D]. 王翔. 哈尔滨工程大学, 2013(04)
  • [5]多模式自适应水下无线通信网络关键技术研究[D]. 丛艳平. 中国海洋大学, 2011(03)
  • [6]水声通信网络节点硬件平台的设计与实现[D]. 唐伟杰. 哈尔滨工程大学, 2010(06)
  • [7]建设应急通信,完善联动机制——2009城市应急联动通信研讨会在北京举行[J]. 赵法彬. 数字通信世界, 2009(07)
  • [8]高速水声通信中OFDM的关键技术与应用研究[D]. 王明华. 哈尔滨工程大学, 2007(08)
  • [9]基于正交频分复用的水下转发器的设计与实现[D]. 王明华. 哈尔滨工程大学, 2006(12)
  • [10]水下通信网转发器软硬件技术研究[D]. 曲东. 哈尔滨工程大学, 2004(01)

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水下通信网络中继器软硬件技术研究
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