● 摘要
针对水下数据采集、水下信息传输等问题，水下传感器网络成为一个新的研究热点。目前，在水下相比于最成熟的水声通信，可见光通信具有速度快、容量大、安全性高等优点，在水下通信中扮演着重要角色，因此建立水下可见光通信网络具有重要意义。
本文面向实际的水下通信应用需求，在介绍了水下可见光通信系统组成结构、网络拓扑结构、网络协议栈以及IEEE 802.15.7可见光通信标准的基础上，提出了水下可见光通信的组网方案。该方案包含硬件平台和软件系统两部分，硬件平台以Stm32F405RGT6为主控制器，然后通过设计可见光发送模块、可见光接收模块、电源模块等外围电路，完成了水下可见光通信节点的设计。软件系统则分为协议栈的开发和应用软件的开发，在协议栈的开发过程中，为了方便内存管理和任务调度，在通信节点的硬件平台上移植了uC/OS II嵌入式操作系统，并实现了基于IEEE 802.15.7可见光通信标准的物理层协议和MAC协议，网络层路由协议则采用分簇的形式，通过对LEACH协议进行改进，实现了基于LEACH的能量均衡的路由协议。最后应用软件的开发主要是设计和开发了基于PC的客户端管理平台，实现对水下通信节点的控制和监测。经过水下测试验证，本文设计的可见光通信节点可以在水下组成稳定的网络，达到了预期的效果。