摘要
随着我国蓝色经济的不断增长，越来越多的无人艇编队集群被应用于海洋勘探和资
源捕捞等领域，然而，现有的海洋通信网络速率低，稳定性差，已经无法满足日益增长
的通信需求。因此，人们迫切需要一个高速率，高稳定性的海上无线通信网络。无线自
组网具有去中心化、自发组织、可自愈等特点，适合在无固定设施的恶劣环境下快速铺
设通信网络，完成各种传输任务。因此本课题将研究海上信道条件下的无线自组网通信
协议，提出了一种基于侦听机制的自适应退避算法和基于局部拓扑稳定度的跨层路由协
议，以此有效提升海上无线自组网络的性能。主要工作内容如下：
首先，考虑到现有退避算法无法区分海上网络中的分组丢失和分组碰撞的情况，本
课题提出了一种基于信道监听的自适应对数退避算法。该算法通过对无线自组网传输过
程的进行建模，总结归纳了最佳竞争窗口与竞争节点数目之间的数学关系，通过侦听机
制对网络的竞争节点数进行评估，动态调整竞争窗口，以保证最大化节点成功接入信道
的概率。该算法有助于提升全网的吞吐量和公平性、降低端到端时延和丢包率。然后，
针对目前现有路由协议无法适应海上信道传输损耗动态变化的问题，本课题提出了一种
基于局部拓扑稳定度指标改进的跨层AODV路由协议。该协议综合考虑了海上信道的
动态变化特性和节点的移动特点，提出了局部拓扑稳定度的概念，通过MAC层获取并
评估局部拓扑的变化状态，寻找源节点与目的节点之间最稳定的路径以传输数据分组；
同时该协议还通过动态更新机制和路由维护机制，加快网络拓扑变化情况的获取，加速
故障网络的恢复和重构。该协议有助于提升吞吐量，降低丢包率、端到端延迟和路由开
销。
最后，本课题利用OMNeT++仿真软件和INET开源框架搭建了海上无线自组网的
仿真模型，通过仿真实验，验证了所提出创新的有效性。仿真结果表明，本课题所提出
的优化算法和改进协议在海上环境下展现了更优秀稳定的性能，具有较高的工程应用价
值，为提升海上通信网络性能提供了新的可行方案和解决思路。
关键词：无线自组网；海上通信；退避算法；局部拓扑稳定度；跨层AODV
ABSTRACT
WiththecontinuousgrowthofChinasblueeconomy,moreandmoreunmannedboat
formationclustersarebeingappliedinfieldssuchasmarineexplorationandresourcefishing.
However,theexistingmarinecommunicationnetworkshavelowspeedandpoorstability,and
arenolongerabletomeetthegrowingcommunicationneeds.Therefore,thereisanurgent
needforahigh-speedandhighlystablemaritimewirelesscommunicationnetwork.Wireless
adhocnetworkshavethecharacteristicsofdecentralization,spontaneousorganization,and
self-healing,makingthemsuitableforquicklylayingcommunicationnetworksand
completingvarioustransmissiontasksi