[發明專利]一種基于時分多址的移動節點接入方法

有效

• 申請號: 201911057688.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110831037B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 申曉紅;張黎明;趙瑞琴;梅毫迪;張欽政
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W48/10;H04W48/16;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發明提供了一種基于時分多址的移動節點接入方法，沒有移動節點加入時不分配時隙，在移動節點加入網絡時給移動節點分配時隙，移動節點數據發送完后刪除移動節點的時隙，因此可減少沒有移動節點加入時的時隙浪費。本發明由于采用移動節點動態接入的方法，可減少沒有移動節點加入時的時隙浪費，使得在移動節點加入前后網絡均具有較高的吞吐率。本發明的方法簡單有效，開銷小，操作實施簡單，具有可實施性。

技術領域

本發明涉及自組織無線傳感器網絡領域，尤其是一種水聲傳感器網絡的接入方法，適合于有移動節點接入的靜態水聲傳感器網絡。

背景技術

媒體接入控制(MAC，Media Access Control)是數據鏈路層的一個子層，管理媒體接入，負責協調網絡中所有節點高效、公平的接入信道，使眾多用戶之間實現公平、有效地共享有限的帶寬資源。高效的媒體接入方法有利于節點在數據傳輸時避免數據包沖突，提高信道利用率，降低數據包的重傳概率，從而減少能量浪費，延長整個網絡的生命周期，對網絡運行有至關重要的作用。

目前，研究人員在水聲傳感器網絡MAC機制的研究上投入了大量的人力物力，有大量的MAC協議被提出。現有的MAC協議可分為競爭型MAC協議和競爭避免型MAC協議。競爭型MAC協議采用隨機接入和信道預約的方式，在網絡負載較大時極易造成沖突，導致網絡的吞吐率不高。而競爭避免型MAC協議只需很少的控制開銷就能實現高效且公平地共享信道，使其網絡吞吐率及能量有效性都有良好的性能。時分多址接入(TDMA，Time DivisionMultiple Access)是競爭避免型MAC協議，是目前在水聲傳感器網絡中應用較為廣泛，能量效率較高的協議。

Sumi A Samad等人提出的RM-MAC(Extending the R-MAC Protocol for anEnergy Efficient)協議是通過為移動節點預留時隙實現移動節點的接入，可用于集中型網絡。該方法將時幀分為基于分配的時隙和基于預留的時隙。在基于分配的時隙內，靜態節點通過周期性睡眠蘇醒的方式進行數據傳輸；在基于預留的時隙，移動節點通過與中心節點進行預約完成移動節點的數據傳輸。由于水聲傳感器網絡傳播時延長，移動節點與中心節點進行預約需要較長的時間使得預留的時隙很長，在沒有移動節點接入水聲傳感器網絡時造成了大量時隙浪費，導致網絡的吞吐率較低。

毛佳等人提出的LTM-MAC(A location-based TDMA MAC)是通過給移動節點最高優先級，使其搶占靜態節點發送時隙實現入網，適用于分布式單跳網絡。該方法給每個靜態節點分配的時隙包括偵聽時間和數據傳輸時間。移動節點在進行數據傳輸前，需在不影響靜態節點傳輸的情況下發送入網請求。靜態節點如果在偵聽時間內接收到移動節點的入網請求，該靜態節點就放棄本次數據發送，使移動節點先發送數據。這種方法使得移動節點入網時延短，但在沒有移動節點加入時浪費大量偵聽時間，降低了網絡吞吐率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種基于時分多址的移動節點接入方法。現有移動節點接入水聲傳感器網絡時分多址協議，存在沒有移動節點加入時時隙浪費嚴重的問題，導致網絡的吞吐率較低。為了解決這個問題，本發明提出了一種基于時分多址的移動節點接入方法，基本思想是沒有移動節點加入時不分配時隙，在移動節點加入網絡時給移動節點分配時隙，移動節點數據發送完后刪除移動節點的時隙，因此可減少沒有移動節點加入時的時隙浪費。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的具體步驟如下：

步驟1：時延檢測，獲取中心節點與從節點(指除中心節點外的靜態節點)的傳播時延；

由于網絡各節點的位置信息已知，設中心節點的位置為(x,y,z)，從節點A的位置為(x1，y1，z1)，則中心節點與從節點A的傳播時延T_d由公式(1)計算得到：