張瑞杰，彭琳琳，付林罡，崔學(xué)榮，閆朝星

（1 中國(guó)石油大學(xué)（華東）計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 青島 266580 2 北京遙測(cè)技術(shù)研究所 北京 100076 3 中國(guó)石油大學(xué)（華東）海洋與空間信息學(xué)院 青島 266580）

引 言

隨著國(guó)家一帶一路戰(zhàn)略的開展，海上軍事經(jīng)濟(jì)活動(dòng)也越來(lái)越頻繁，對(duì)信息保障提出了越來(lái)越高的要求。國(guó)內(nèi)外發(fā)展了各類用于海氣界面協(xié)同觀測(cè)的通信系統(tǒng)，但是由于海洋環(huán)境復(fù)雜多變，通信鏈路不穩(wěn)定，海上通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展相對(duì)滯后。根據(jù)國(guó)際海事組織（IMO）要求，我國(guó)交通運(yùn)輸部建設(shè)了各海岸電臺(tái)的通信設(shè)施，以滿足“全球海上遇險(xiǎn)與安全系統(tǒng)（GMDSS）”對(duì)通信業(yè)務(wù)的需要。為了保證航行安全，IMO增補(bǔ)船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)（AIS）采用速率受限的窄帶通信系統(tǒng)通信[1]。海洋衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如海事衛(wèi)星系統(tǒng)（INMARSAT）、銥星系統(tǒng)（Iridium）和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的通信設(shè)備昂貴且流量費(fèi)用較高。挪威通信服務(wù)商Tampnet和華為技術(shù)有限公司聯(lián)合開發(fā)的挪威LTE離岸海洋油井通信服務(wù)是全球首個(gè)將長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）技術(shù)與離岸通信結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用[2]。大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司推出TD-LTE海上專網(wǎng)無(wú)線通信項(xiàng)目，用來(lái)解決海上采油平臺(tái)間的通信問(wèn)題。5G技術(shù)應(yīng)用于海洋通信也逐漸得到關(guān)注。海上無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)由無(wú)人船、無(wú)人機(jī)等移動(dòng)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成多跳通信網(wǎng)絡(luò)，除了具有無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad-hoc）無(wú)中心化、動(dòng)態(tài)拓?fù)?、靈活穩(wěn)定的特點(diǎn)，其還具有節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性更強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的特征。無(wú)線自組網(wǎng)以分布式組網(wǎng)、靈活部署、自愈能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)在軍民各領(lǐng)域有了強(qiáng)烈的需求[3]。

針對(duì)海上通信環(huán)境復(fù)雜多變、通信鏈路不穩(wěn)定的特點(diǎn)，本文研究基于信道感知的隨機(jī)接入技術(shù)，同時(shí)考慮了信道感知統(tǒng)計(jì)、優(yōu)先級(jí)閾值設(shè)置以及退避時(shí)間設(shè)置的影響，并通過(guò)OPNET軟件搭建仿真環(huán)境，比較信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議和傳統(tǒng)的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)（CSMA）協(xié)議。仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議可在海上通信環(huán)境下獲得更優(yōu)的性能。

1 海上通信網(wǎng)絡(luò)分析

海氣界面組網(wǎng)觀測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话阌珊；o(wú)人船、浮標(biāo)、波浪滑翔器）、空基（無(wú)人機(jī)、浮空器）、岸基（基站、海上平臺(tái)）、潛基（水下潛航器）等節(jié)點(diǎn)組成，如圖1所示。?；?jié)點(diǎn)常通過(guò)無(wú)人船和部署在海面上的浮標(biāo)搭載通信模塊，利用無(wú)人船的機(jī)動(dòng)性、長(zhǎng)時(shí)間駐留的能力實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)；空基節(jié)點(diǎn)利用長(zhǎng)航時(shí)無(wú)人機(jī)的機(jī)動(dòng)快速靈活響應(yīng)，與其他海上節(jié)點(diǎn)進(jìn)行中繼通信；岸基節(jié)點(diǎn)利用海上搭建的油井等設(shè)施，在既有的固定站點(diǎn)配置響應(yīng)通信模塊，與海上各類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。潛基節(jié)點(diǎn)主要是由水下潛航器搭載通信模塊，可以通過(guò)水聲或激光等手段與海面浮標(biāo)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)空?？缬蛲ㄐ?。本文研究的海上自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)模型主要考慮海面部分，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可以通過(guò)無(wú)線電選擇多跳鏈路進(jìn)行通信，還可以選擇無(wú)人船、浮標(biāo)、無(wú)人機(jī)、各類海上平臺(tái)、空中指揮中心作為中繼節(jié)點(diǎn)，當(dāng)有新節(jié)點(diǎn)加入或者有節(jié)點(diǎn)退出時(shí)，網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)進(jìn)行配置。無(wú)人船自組網(wǎng)通信研究可支持海氣界面機(jī)動(dòng)平臺(tái)快速組網(wǎng)觀測(cè)應(yīng)用。

圖1 海上組網(wǎng)通信的空海岸潛網(wǎng)絡(luò)模型Fig.1 Air-sea-coast-submarine network model for maritime network communication

海上自組網(wǎng)通信系統(tǒng)鏈路質(zhì)量受不同海況下海浪運(yùn)動(dòng)影響，不斷改變天線高度、波束指向、天線增益和接收信號(hào)功率。海況特征可用風(fēng)速、浪高、平均浪涌長(zhǎng)度和平均浪涌時(shí)間表示[4]。海上通信鏈路質(zhì)量可能會(huì)由于海面移動(dòng)而經(jīng)歷周期性惡化，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的重傳也可能失敗。在發(fā)射器和接收器之間的直視路徑上，為避免處于第一菲涅耳區(qū)域內(nèi)障礙物帶來(lái)進(jìn)一步衰減，還需要架設(shè)適當(dāng)高度的天線、設(shè)定通信頻率。例如，頻率為1000MHz、通信距離為10km時(shí)，平均天線高度超過(guò)21m才可等效自由空間傳播損耗；當(dāng)工作頻率提高到3GHz時(shí)，所需平均天線高度可降低到12m。在海上移動(dòng)通信中，由于海況的變化，信道環(huán)境更為復(fù)雜。海上無(wú)線信道傳播損耗模型常采用Longley-Rice模型[5]，對(duì)傳播空間中由于地形的不規(guī)則性造成的中值傳輸損耗進(jìn)行預(yù)測(cè)。Longley-Rice模型中引入了介電常數(shù)和導(dǎo)電率特性，其適用范圍為：頻率范圍0.02GHz～40GHz、收發(fā)信機(jī)天線高度0.5m～3000m、覆蓋半徑1km～2000km、空氣折射率250Ns～400Ns。通過(guò)介電常數(shù)和導(dǎo)電率可以反映海水的介質(zhì)特性，不規(guī)則地形參數(shù)可以反映海面的波浪起伏。所以，Longley-Rice模型更適合海上環(huán)境移動(dòng)通信信道預(yù)測(cè)，一般分為三種情況：視距傳播損耗、繞射傳播損耗和散射傳播損耗。Longley-Rice模型的傳輸損耗Lb為

其中，傳播距離d的單位為km，無(wú)線電頻率f的單位為MHz，dmin≤d

2 海上組網(wǎng)接入?yún)f(xié)議設(shè)計(jì)

2.1 海上自組網(wǎng)特點(diǎn)分析

典型的海上無(wú)線通信系統(tǒng)AIS船載自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)由陸基岸臺(tái)和船載電臺(tái)構(gòu)成，在船舶-船舶、船舶-海岸之間采集和交換船舶航行靜/動(dòng)態(tài)信息以及相關(guān)的安全信息，使船舶能夠有效掌握周圍船舶情況，有效地避免碰撞，提高交通效率和保障航行安全。AIS系統(tǒng)工作于156.025MHz～162.025MHz，信道帶寬為12.5kHz或25kHz，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6kbps，傳輸距離約20海里。該系統(tǒng)采用自組織時(shí)分多址接入（SOTDMA）協(xié)議廣播船舶信息給鄰近船舶，采用了基于時(shí)隙的自組織預(yù)約方式，無(wú)需控制臺(tái)干預(yù)，所有用戶均通過(guò)SOTDMA協(xié)議自主選擇所使用的時(shí)隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)信道資源的分配和管理。在每一次發(fā)送報(bào)文中都預(yù)留下次發(fā)射的時(shí)隙信息，以便通知其它船舶不要占用這個(gè)時(shí)隙。船舶在3到8分鐘之內(nèi)會(huì)重新選擇一次時(shí)隙，以此來(lái)避免可能產(chǎn)生的碰撞。海上無(wú)人船自組網(wǎng)是由船載移動(dòng)終端自組織形成的一個(gè)無(wú)中心、多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)[6]，網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)通過(guò)自組織的方式完成信息的交互和接入。它的主要特點(diǎn)如下：

①無(wú)中心：網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有中心節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)都是平等的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以隨時(shí)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行，具有抗毀性。

②多跳路由：每個(gè)節(jié)點(diǎn)由于發(fā)射功率的限制，覆蓋范圍有限，當(dāng)要與覆蓋范圍之外的節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，需要中間節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。

③自組織性：所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)自己的行為，網(wǎng)絡(luò)的建立無(wú)需控制中心，不依賴于任何預(yù)先建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，能夠快速地、靈活地進(jìn)行組網(wǎng)。

2.2 基于信道感知的隨機(jī)接入

無(wú)線自組網(wǎng)媒體接入控制（MAC）協(xié)議可以分為基于競(jìng)爭(zhēng)的接入?yún)f(xié)議和基于調(diào)度的接入?yún)f(xié)議。其中，基于調(diào)度的協(xié)議通常采用TDMA、FDMA、CDMA等信道訪問(wèn)方式，采用特定的調(diào)度算法將時(shí)間、頻率、正交碼映射為節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)只能使用其特定節(jié)點(diǎn)資源無(wú)沖突地訪問(wèn)信道。而基于競(jìng)爭(zhēng)的接入?yún)f(xié)議在充分考慮競(jìng)爭(zhēng)公平性和合理分配信道資源的情況下具有較低的算法復(fù)雜度，不需要提高硬件成本，在無(wú)線寬帶網(wǎng)中具有廣泛的應(yīng)用。表1為經(jīng)典的競(jìng)爭(zhēng)類接入?yún)f(xié)議性能比較，傳統(tǒng)接入?yún)f(xié)議應(yīng)用到海上無(wú)人船組網(wǎng)通信時(shí)，需要研究速率、可靠性、吞吐量和時(shí)延等通信指標(biāo)。

本文針對(duì)海上無(wú)人船自組網(wǎng)設(shè)計(jì)一種提供QoS保障以及高速低時(shí)延傳輸服務(wù)的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。該協(xié)議采用優(yōu)先級(jí)機(jī)制保證海上環(huán)境下通信業(yè)務(wù)繁重時(shí)敏業(yè)務(wù)的低時(shí)延傳輸需求。同時(shí)，通信終端采用一發(fā)多收機(jī)制提高數(shù)據(jù)成功率和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)吞吐量。如圖2所示為基于信道感知的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的協(xié)議流程圖。

表1 競(jìng)爭(zhēng)類接入?yún)f(xié)議性能比較Table 1 Performance comparison of random access protocol

流程具體描述如下：

①初始化或者空閑狀態(tài)，若有數(shù)據(jù)包從上層到達(dá)MAC層，將該數(shù)據(jù)包插入對(duì)應(yīng)優(yōu)先級(jí)隊(duì)列，然后執(zhí)行步驟②；

②檢查優(yōu)先級(jí)隊(duì)列Q0～Q7是否為空，若均為空，則執(zhí)行步驟①，否則，選取最高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包，將其在隊(duì)列中的等待時(shí)間Twait與最大等待時(shí)間Tmax比較，若Twait≤Tmax，則執(zhí)行步驟③；若Twait>Tmax，則數(shù)據(jù)包超時(shí)，移除隊(duì)列，重新執(zhí)行步驟②；

③將此時(shí)的信道占用統(tǒng)計(jì)值X與該數(shù)據(jù)包隊(duì)列的閾值Tthd進(jìn)行比較，若X≤Tthd，則從相應(yīng)隊(duì)列中刪除該數(shù)據(jù)包并允許發(fā)送，然后執(zhí)行步驟②；若X>Tthd，則根據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行不同時(shí)間的退避，退避結(jié)束后執(zhí)行步驟②，若在退避過(guò)程中，有更高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)包到達(dá)，則退避過(guò)程立即結(jié)束，執(zhí)行步驟②。

圖2 基于信道感知的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議流程Fig.2 Flow chart of random access protocol based on channel awareness

3 接入?yún)f(xié)議仿真與分析

3.1 網(wǎng)絡(luò)仿真模型與場(chǎng)景

下面通過(guò)OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真工具考察所設(shè)計(jì)無(wú)人船組網(wǎng)接入?yún)f(xié)議。OPNET Modeler提供三層建模機(jī)制：進(jìn)程模型實(shí)現(xiàn)協(xié)議算法、節(jié)點(diǎn)模型實(shí)現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備功能、網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。本文采用三層建模機(jī)制構(gòu)建信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議網(wǎng)絡(luò)模型，如圖3所示。網(wǎng)絡(luò)域仿真場(chǎng)景為在20km×20km的海面上部署20艘無(wú)人船，每艘無(wú)人船節(jié)點(diǎn)設(shè)置多組收發(fā)機(jī)，實(shí)現(xiàn)協(xié)議中的一發(fā)多收功能。

節(jié)點(diǎn)域共分為5個(gè)模塊：src模塊產(chǎn)生各種優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)到達(dá)過(guò)程服從泊松分布；mac模塊根據(jù)信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議接收其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并將上層數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成功發(fā)送；dest模塊對(duì)時(shí)延、傳輸成功率和系統(tǒng)吞吐量等性能指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；tx模塊和rx模塊對(duì)應(yīng)OPNET的14個(gè)管道階段，實(shí)現(xiàn)物理層的發(fā)送和接收功能。仿真中無(wú)線信道參考式（1）所述海上移動(dòng)通信信道損耗模型。

進(jìn)程域共有7個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議：init初始狀態(tài)完成無(wú)人船的初始化工作；idle空閑狀態(tài)等待上層/下層產(chǎn)生的流中斷或者統(tǒng)計(jì)負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的自中斷，當(dāng)下層有數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，進(jìn)入low狀態(tài)處理數(shù)據(jù)包，將數(shù)據(jù)包傳遞到dest模塊，當(dāng)上層有業(yè)務(wù)流到達(dá)時(shí)，進(jìn)入high狀態(tài)，按照數(shù)據(jù)包優(yōu)先級(jí)插入到隊(duì)列中。同時(shí)，該狀態(tài)周期性地產(chǎn)生自中斷以便統(tǒng)計(jì)信道負(fù)載；aware_process狀態(tài)按照?qǐng)D2流程處理數(shù)據(jù)包，當(dāng)允許發(fā)送時(shí)進(jìn)入send狀態(tài)成功發(fā)送，否則進(jìn)入backoff狀態(tài)退避。

圖3 無(wú)人船自組網(wǎng)仿真的三層建模模型Fig.3 Three layer modeling model for unmanned surface vehicles Ad-hoc network

上述網(wǎng)絡(luò)仿真采用網(wǎng)絡(luò)吞吐量、平均端對(duì)端時(shí)延、分組接入成功率、服務(wù)質(zhì)量等性能指標(biāo)評(píng)估信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的性能。服務(wù)質(zhì)量體現(xiàn)在不同優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的性能。平均端對(duì)端時(shí)延Td為平均每個(gè)分組從產(chǎn)生到成功被接收端接收所需要的時(shí)間：

其中，n為成功接收的包數(shù)，為第i個(gè)包的接收時(shí)間，為第i個(gè)包的產(chǎn)生時(shí)間。

網(wǎng)絡(luò)吞吐量S為單位時(shí)間內(nèi)在接收端成功接收的比特?cái)?shù)：

其中，Nbit為成功接收的比特?cái)?shù)，Ttotal為成功接收Nbit比特所需要的時(shí)間。

分組接入成功率Pp是指網(wǎng)絡(luò)中成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包量與網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包總量的比值：

其中，Npkt為成功接收的數(shù)據(jù)包數(shù)量，Ntotal為產(chǎn)生的總數(shù)據(jù)包數(shù)量。

設(shè)置的仿真參數(shù)如表2所示，共8種優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)0號(hào)～7號(hào)。其中，0號(hào)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)最高，7號(hào)業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)最低。全網(wǎng)所有節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)源數(shù)據(jù)包到達(dá)服從泊松分布。使用Random Waypoint（RWP）移動(dòng)模型配置無(wú)人船的移動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)速度0～20m/s。仿真中，每節(jié)點(diǎn)的發(fā)包速度分別為100pkts/s、200pkts/s、300pkts/s、400pkts/s、500pkts/s，對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載分別為2Mbps、4Mbps、6Mbps、8Mbps、10Mbps，CSMA協(xié)議占用信道帶寬為2MHz，而基于信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議采用一發(fā)多收機(jī)制，共占用5個(gè)2MHz信道，隨機(jī)選擇1個(gè)信道發(fā)送數(shù)據(jù)。

表2 無(wú)人船自組網(wǎng)仿真參數(shù)Table 2 USV Ad-hoc network simulation parameters

3.2 網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果分析

下面對(duì)基于信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議和CSMA協(xié)議的吞吐量S、分組接入成功率PP、平均端對(duì)端時(shí)延Td以及服務(wù)質(zhì)量進(jìn)行仿真比較。兩種協(xié)議的吞吐量如圖4所示，基于信道感知的新算法協(xié)議采用了信道感知統(tǒng)計(jì)控制以及優(yōu)先級(jí)控制策略，其網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著發(fā)包速率的加快而逐漸增加并穩(wěn)定在2.1Mbps，而CSMA協(xié)議網(wǎng)絡(luò)吞吐量隨著系統(tǒng)發(fā)包速率的逐漸加快而增加，從網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的峰值吞吐量1Mbps后逐漸降低。圖5給出了基于信道感知的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議分別在優(yōu)先級(jí)0、2、4、6的吞吐量。由于基于信道感知的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議采用優(yōu)先級(jí)控制策略，優(yōu)先發(fā)送高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包，使得高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)0和2的吞吐量隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增加而逐漸增大，而低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)4和6的數(shù)據(jù)包為了保障高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的發(fā)送被阻塞在低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，充分體現(xiàn)了服務(wù)質(zhì)量上的差異。

圖4 隨機(jī)接入?yún)f(xié)議總吞吐量Fig.4 Total throughput of RA protocols

圖5 不同優(yōu)先級(jí)的吞吐量Fig.5 Throughput of different priorities

分組接入成功率與負(fù)載關(guān)系如圖6所示，新算法基于信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議采用優(yōu)先級(jí)控制策略，隨著系統(tǒng)發(fā)包速率的加快，不同優(yōu)先級(jí)分組之間的接入成功率差距逐漸拉大。CSMA協(xié)議由于只判斷信道狀態(tài)決定是否接入信道，隨著系統(tǒng)發(fā)包速率的加快，分組接入成功率持續(xù)下降，且低于基于信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的成功率。

圖7比較了兩種協(xié)議的平均端到端時(shí)延。新算法基于信道感知隨機(jī)接入?yún)f(xié)議采用優(yōu)先級(jí)控制策略，優(yōu)先發(fā)送高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包，當(dāng)發(fā)包速率逐漸加快時(shí)，為了保障高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包的發(fā)送，低優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)包會(huì)被阻塞在低優(yōu)先級(jí)隊(duì)列中，導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)平均端對(duì)端時(shí)延隨著發(fā)包速率加快迅速增大。其中，最高優(yōu)先級(jí)分組平均端對(duì)端時(shí)延始終小于1ms，而CSMA協(xié)議的分組平均端對(duì)端時(shí)延隨著發(fā)包速率的加快而逐漸增加接近2ms。

圖6 隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的分組接入成功率Fig.6 Packet access success rate of RA protocols

圖7 隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的平均端對(duì)端時(shí)延Fig.7 Average end-to-end delay of RA protocols

4 結(jié)束語(yǔ)

海上無(wú)線通信環(huán)境復(fù)雜，傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)傳輸速率較低、通信質(zhì)量較差，無(wú)法滿足無(wú)人船之間、岸船之間穩(wěn)定可靠的通信業(yè)務(wù)需求。針對(duì)以無(wú)人船為核心的組網(wǎng)協(xié)同觀測(cè)任務(wù)，研究一種基于信道感知的無(wú)人船自組網(wǎng)隨機(jī)接入?yún)f(xié)議，采用優(yōu)先級(jí)機(jī)制確保遇險(xiǎn)報(bào)警信息等緊急信息可靠傳輸。同時(shí)，一發(fā)多收機(jī)制提高了傳輸成功率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量，緩解了海上通信信道擁擠的問(wèn)題。通過(guò)OPNET仿真對(duì)比，所設(shè)計(jì)接入?yún)f(xié)議的性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的CSMA協(xié)議，更適用于海上環(huán)境。