[發明專利]一種基于CSMA/CA的水聲網絡多址接入方法

有效

• 申請號: 200910241251.8
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN101729566A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: 房棟;李宇;黃海寧;尹力
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04B13/02
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉

技術領域

本發明屬于水聲網絡領域，具體地說，本發明涉及一種基于CSMA/CA的水聲 網絡多址接入(MAC)方法，我們稱之為UW-CSMA/CA協議。

背景技術

水聲網絡是在水聲通信和網絡技術基礎上發展出的新興技術。水聲網絡一般由 若干節點構成，這些節點通過水聲通信機交換信息，協同工作，自組成網。水聲網 絡在海洋測量、資源勘探、災害預報以及軍事等方面具有廣闊的應用前景。水聲網 絡屬于廣播型網絡，這種網絡中，多址接入(MAC)協議確保使用一個廣播信道的通 信互不干擾，并且進行一定程度的差錯控制，提高傳輸的可靠性，因此是網絡中不 可缺少的部分。

目前針對基于競爭的水聲MAC協議的研究主要有基于Aloha和基于握手兩種方 式。基于ALOHA的協議無法擺脫在高負載時，碰撞概率大、吞吐量低的固有特性。 目前基于握手的協議主要有基于MACA的水聲MAC協議，但是MACA協議缺少確認幀， 使得可靠性不高。

CSMA/CA協議使用握手方式，可以有效地減少碰撞；使用確認幀，提高了數據傳 輸的可靠性；在高負載之下可以保持穩定的吞吐量。CSMA/CA協議的工作過程可以描 述如下。兩個節點正在傳輸數據時，鄰居節點如果偵聽到不屬于自己的RTS/CTS/DATA (下文中用xRTS，xCTS，xDATA，xACK表示不屬于自己的分組)，則根據實際情況設 置自己的網絡分配向量(NAV)，并進入靜默狀態，保證當前正在進行的通信不被干擾。

本發明涉及的英文簡寫及其中文譯文如下：

CSMA/CA：Carrier?Sense?Multiple?Access?with?Collision?Avoidance，帶沖突避免的 載波偵聽多址接入；

RTS：Request?To?Send，請求發送；

CTS：Clear?To?Send，允許發送；

ACK：Acknowledgement，確認；

NAV：Network?Allocation?Vector，網絡分配向量。

發明內容

本發明的目的在于，為克服基于ALOHA協議碰撞概率大、MACA協議可靠性低等 缺點，從而在載波偵聽多址避碰(CSMA/CA)協議的基礎上進行改進，發明了一種基 于CSMA/CA協議的水聲網絡多址接入方法，稱之為UW-CSMA/CA協議。

一種基于CSMA/CA的水聲網絡多址接入方法，該方法針對處于通信中的節點 用堅持等待策略提高系統的吞吐量，所述的通信中的節點包含等待接收CTS的節點， 等待接收DATA的節點和等待接收ACK的節點，所述的堅持等待策略具體包含：

當節點處于等待接收CTS(WF_CTS)狀態時，節點堅持等待相應的CTS，丟 棄任何RTS，直到收到CTS或超時；如果節點偵聽到任何不屬于自己的CTS(xCTS)、 不屬于自己的DATA(xDATA)時，則進入靜默狀態，并相應設置網絡分配向量(NAV) 為值；

當節點處于等待接收DATA(WF_DATA)狀態時，節點堅持等待相應的DATA， 丟棄任何其它幀，直到收到DATA或超時；

當節點處于等待接收ACK(WF_ACK)狀態時，節點堅持等待相應的ACK，丟 棄任何其它幀，直到收到ACK或超時。

所述的基于CSMA/CA的水聲網絡多址接入方法，其特征在于，所述的節點使 用堅持等待策略，針對共享該傳輸介質的若干節點，所述的若干節點包含空閑狀態 節點，靜默狀態節點，退避狀態節點和等待接收CTS狀態的節點，還可以采用自適 應靜默策略，所述的自適應靜默策略用自適應方式動態設置節點的靜默時間，保證 正在進行的通信不被干擾且提高信道利用率；

所述的靜默策略，具體包含如下步驟：

當節點偵聽到不屬于自己的DATA時(xDATA)時，重新設置自己的網絡分配 向量(NAV)為QUIET_DATA；

當節點偵聽到不屬于自己的ACK(xACK)時，立即結束靜默進入IDLE狀態。 所述的基于CSMA/CA的水聲網絡多址接入方法，其特征在于，所述的QUIET_DATA

為：QUIET_DATA＝2τ_max+T_ack；