[發(fā)明專利]一種用于分布式多跳水聲通信網(wǎng)絡的媒介訪問控制方法

有效

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• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102612077A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 李霞;方世良;楊文;蘇陽;周景錦;張博天
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H04W28/04
• 分類號: H04W28/04;H04W74/08
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線傳感器網(wǎng)絡數(shù)據(jù)鏈路層的媒介接入控制技術(shù)，尤其涉及一種用于分布式多跳水聲通信網(wǎng)絡的媒介訪問控制方法，屬于水聲信號處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于水聲信道的長傳播時延特性，在競爭型MAC協(xié)議的信道接入方式中，隨機接入方式(如Aloha)碰撞丟包嚴重，能量效率太低；載波偵聽方式(如CSMA)需要較長的偵聽時間且偵聽到的信道狀態(tài)并不可靠，同樣造成效率低下。所以水聲通信網(wǎng)絡的競爭型MAC協(xié)議中較多地采用基于預約機制的接入方式，以降低碰撞丟包率，提高能量效率，而基于RTS/CTS握手方式(如Slotted?FAMA)的信道預約，由于發(fā)一次數(shù)據(jù)之前至少需要兩次控制信息交互，直接導致信道利用率或吞吐量性能低下。Syed等人提出的Tone預約方式充分利用了水聲信道的特點，在單跳全通網(wǎng)絡場景下，基于Tone預約方式的T-Lohi協(xié)議能取得相對較優(yōu)越的網(wǎng)絡性能。

Syed等人針對水聲傳感器網(wǎng)絡提出了一種基于Tone預約機制的分布式節(jié)能的競爭型MAC協(xié)議T-Lohi，該協(xié)議有三個版本：同步的T-Lohi(ST-Lohi)、保守非同步的T-Lohi(cUT-Lohi)和激進非同步的T-Lohi(aUT-Lohi)。協(xié)議中，一次完整的預約過程包括若干個競爭回合(Contention?Round，CR)，對于ST-Lohi和aUT-Lohi，一個競爭回合的時間長度為：CR_ST＝CR_aUT＝(τ_max+T_tone)，即最大傳播時延加上Tone包的檢測時間(發(fā)送時間)；而cUT-Lohi的一個競爭回合長度為其兩倍，即：CR_cUT＝2(τ_max+T_tone)。

aUT-Lohi能取得較高的吞吐量性能，但碰撞丟包嚴重；cUT-Lohi的碰撞丟包率低，但吞吐量不高；ST-Lohi既能取得較高的吞吐量，又具有較低的碰撞丟包率，但是ST-Lohi需要時間同步，復雜度高，開銷大。T-Lohi是一種高效、節(jié)能，且性能穩(wěn)定的水聲通信網(wǎng)絡MAC協(xié)議，但是，它是針對單跳全通網(wǎng)絡設計的，并不適合于多跳網(wǎng)絡。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設計了一種用于分布式多跳水聲通信網(wǎng)絡的媒介訪問控制方法，采用如下技術(shù)方案：

一種用于分布式多跳水聲通信網(wǎng)絡的媒介訪問控制方法，其特征在于：其特征在于：1)在T-Lohi協(xié)議的基礎上，采用動態(tài)的競爭回合以平衡吞吐量和丟包率性能；2)引入偽Tone機制、新的競爭者計數(shù)方式來解決隱藏終端和暴露終端問題；3)采用基于優(yōu)先權(quán)的競爭策略來解決公平性問題；4)合理地設定阻塞狀態(tài)中的預停留時間；將以上4點交叉綜合運用，改進了T-Lohi協(xié)議，以實現(xiàn)從單跳網(wǎng)絡到多跳網(wǎng)絡的擴展；包括以下步驟：

(1)配置網(wǎng)絡參數(shù)，包括最大的單跳傳播時延τ_max，Tone包的發(fā)送或接收時間T_tone，數(shù)據(jù)包的發(fā)送或接收時間T_data，網(wǎng)絡中最密集區(qū)域內(nèi)節(jié)點的鄰居節(jié)點數(shù)n_max，網(wǎng)絡中最稀疏區(qū)域內(nèi)節(jié)點的鄰居節(jié)點數(shù)n_min；