我国海域辽阔,港口众多,海产资源丰富,渔业一直是我国的重要产业。随着我国渔业和物联网技术的发展,我们需要发展更新现有的渔用通信设备,来满足日益增长的海上通信需求。Ad hoc网络具有无中心、自组织等特性,可以在不依赖固定网络设备的情况下快速搭建,适应网络拓扑的动态变化。这与渔业通信的需求相契合,因此可以将Ad hoc网络应用于海洋通信系统中,来更新落后的渔业通信设备。本文首先介绍了Ad hoc网络的概念和特点,以及国内外研究学者对Ad hoc网络的研究现状。由于国内外Ad hoc网络的热点研究问题主要集中在网络层的路由算法和MAC层的信道接入算法上,并且这两个算法决定着整个网络的性能。因此,本文在分析经典协议和其他网络中的算法的基础上,针对海上不同的场景,提出了两种不同的分簇跨层的协议,并分别用NS-2网络仿真平台进行了性能仿真验证。主要内容和成果如下:1、针对渔用船只在港口停歇或者在出发向近海处捕鱼时,船只密度高、网络拓扑变化缓慢的特点,提出分簇跨层的HCHMA协议。在HCHMA协议中,整体上采用TDMA的机制,每周期分为邻居节点发现和数据传输两个时段。在邻居发现时段,簇内各个节点根据自身的地理位置信息进行蜂窝分簇和6个更小时隙的划分,同一小时隙内的节点随机竞争来传输HELLO分组,从而实现邻居节点的发现。在邻居节点发现时段结束后,每个节点根据获取的邻居节点地理位置信息,分布式计算出距离本蜂窝中心最近的节点,选为簇首。竞选为簇首的节点产生簇间HELLO分组。簇首间采用2倍的节点通信的范围进行通信,使相邻的两个簇首一跳可达。簇间HELLO分组不被转发,仅传播到邻簇簇首。在数据传输时段,采用基于802.11的信道接入机制。当有数据传输需求时,簇首利用簇首形成的骨干以及之前获取的簇内成员的信息,完成路由的寻找和建立,且簇首不负责数据的转发。仿真结果表明本文提出的HCHMA分簇跨层协议,具有更高的吞吐量,更低的时延和丢包率和更好的网络性能。2、针对渔用船只由港口航向远海时,不同区域的船只密度不同的特点,提出了一种通信半径可变的分簇跨层协议。首先,利用仿真研究了不同节点密度和通信半径下的网络吞吐量的关系,给出了不同密度下使网络有最高的吞吐量的最优通信半径。利用仿真所得到的的结论,进一步设计了一种通信半径可变的分簇跨层协议。协议设定可变的通信半径由小到大分别为R₁、R₂、R₃和R₄。在探知邻居节点的密度时,依然采用HCHMA协议中的TDMA时隙帧和蜂窝分簇的邻居节点发现机制,且蜂窝的半径为节点最大通信半径R₄。邻居节点发现结束后,每个节点根据自己所在区域的节点密度,在四个通信半径中选择一个可以达到最高吞吐量的通信半径。在数据传输阶段,使用基于AODV的路由发现和建立机制,并使用添加了地理位置信息和通信半径的RREQ分组和RREP分组。仿真结果表明,所提出的HCVCR,相比于固定半径的AODV,具有更高的吞吐量,能够承受更大的网络负载,有更好的网络性能。3、设计了一种可以运行在基于Zynq和Ad9361渔用Ad hoc网络通信平台的路由层协议,并完成了移植。在Zynq的PS部分,基于Linux网络架构实现Ad hoc路由协议,完成了在Linux操作系统中对数据包的处理以及对内核路由表的操作。经验证,该通信平台可以正常运行并实现所需功能。