[發(fā)明專利]一種基于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)媒體訪問控制方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410164030.6
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103974343B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李超;李曉維;徐勇軍;安竹林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所
• 主分類號: H04W28/18
• 分類號: H04W28/18;H04W28/22;H04W80/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 祁建國,李巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)媒體介質(zhì)訪問控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(UWSN)因其在環(huán)境監(jiān)測、氣象預(yù)報和國防安全等方面的應(yīng)用受到通信界的廣泛關(guān)注。但由于UWSN受到延遲、能耗、帶寬等方面因素的制約，其媒體訪問控制技術(shù)(MAC)與陸地傳感器網(wǎng)絡(luò)存在很大差異，在期刊Journal of Electronics&Information Technology,2008,30(6):1511-1516中，公開了一篇名稱為：Study on wireless multimedia sensor networks的文獻，作者為：Luo Wu-sheng,Zhai Yong-ping,and Lu Qin.，該文獻中公開了一方面，水下聲信號大延時特性對MAC協(xié)議的設(shè)計產(chǎn)生不利影響；另一方面，多數(shù)的陸地傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)特性設(shè)計的，即使網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點移動，對網(wǎng)絡(luò)性能的影響也并不明顯。而對于UWSN，因其受到外界自然環(huán)境影響，整個網(wǎng)絡(luò)始終處于運動狀態(tài)，這是水下網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議設(shè)計的重要挑戰(zhàn)。

目前水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC層協(xié)議，可劃分為競爭與非競爭類。后者如TDMA,FDMA,CDMA的應(yīng)用分別受限于同步、帶寬、編碼等困難，未能成為水下網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的主流。前者可分為隨機多址類和基于信道預(yù)約類協(xié)議。在會議Vehicular Technology Conference(VTC Spring),Yokohama,Japan,2011中，公開了一篇名稱為：Enhanced slotted aloha protocols for underwater sensor networks with large propagation delay[C]的文獻，作者為：Chen Kai,He Jianhua,and Guan Haibing；在期刊Communications and Networking in China(CHINACOM),Harbin,China,2011:1038-1043中，公開了一篇名稱為：Improving aloha via backoff tuning in underwater sensor networks[C]的文獻，作者為：Peng Zheng,Zuba M,and Cui Jun-hong.，上述文獻中公開了隨機多址協(xié)議結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，具有較好的時延特性，但這類協(xié)議中數(shù)據(jù)包的沖突概率隨業(yè)務(wù)流量增長呈指數(shù)增加，不利于突發(fā)數(shù)據(jù)場景中的使用；基于信道預(yù)約機制的MAC協(xié)議，這類協(xié)議雖然沖突避免機制復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)延遲較大，但在突發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)場景中有更為突出的吞吐量性能表現(xiàn)。在這些協(xié)議中，每個單獨的協(xié)議都很難滿足水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC需求。

在期刊Modern Applied Science,2012,6(3):65-72中，公開了一篇名稱為：Comparative performance evaluation of MAC layer protocols for underwater wireless sensor networks的文獻，作者為：Keshtgary Manijeh,Javidan Reza,and Mohammadi Reza，該文獻中公開了目前針對UWSN的MAC協(xié)議的設(shè)計思想主要是克服時延對MAC協(xié)議的不利影響，這些協(xié)議可劃分為競爭與非競爭類。后者如TDMA,FDMA,CDMA的應(yīng)用分別受限于同步、帶寬、編碼等困難，未能成為水下網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議的主流。前者可分為隨機多址類和基于信道預(yù)約類協(xié)議。隨機多址協(xié)議結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，具有較好的時延特性，但這類協(xié)議中數(shù)據(jù)包的沖突概率隨業(yè)務(wù)流量增長呈指數(shù)增加，不利于突發(fā)數(shù)據(jù)場景中的使用；基于信道預(yù)約機制的MAC協(xié)議，這類協(xié)議雖然沖突避免機制復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)延遲較大，但在突發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)場景中有更為突出的吞吐量性能表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種基于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)媒體訪問控制方法及其系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)包沖突概率高、機制復(fù)雜和網(wǎng)絡(luò)延遲大的問題。

一種基于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)媒體訪問控制方法，所述方法應(yīng)用于一包含n個節(jié)點和一網(wǎng)關(guān)的鏈?zhǔn)骄W(wǎng)絡(luò)，其特征在于，在所述n個節(jié)點中的m個節(jié)點采用ALOHA協(xié)議，所述n個節(jié)點中的n-m個節(jié)點采用RTS/CTS協(xié)議，以確保所述網(wǎng)關(guān)收到的數(shù)據(jù)包個數(shù)最大化，其中，所述n和m為大于0的整數(shù)，且m小于n。