[發(fā)明專利]一種基于并發(fā)傳輸?shù)亩嘈诺繫AC協(xié)議

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110043961.0
• 申請(qǐng)日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112532369A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羊秋玲;董威;黃向黨;陳艷霞;劉敬科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海南大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L5/00
• 分類號(hào): H04L5/00;H04L29/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于并發(fā)傳輸?shù)亩嘈诺繫AC協(xié)議的設(shè)計(jì)，主要包括下列步驟：將信道劃分為多個(gè)子信道，其中一個(gè)控制信道，其余的n個(gè)子信道為數(shù)據(jù)信道；定義并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)以及并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)集；一次通信分為3個(gè)階段：請(qǐng)求階段、數(shù)據(jù)傳輸階段、確認(rèn)階段，其中請(qǐng)求階段在一條控制信道上進(jìn)行，有數(shù)據(jù)要傳輸?shù)陌l(fā)送方首先向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送RTS控制包，RTS控制包中包含自身的ID地址和接收方的ID地址等信息。在第二個(gè)時(shí)隙的開始，接收方回復(fù)CTS控制包，CTS控制包包含目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的ID地址以及選擇的數(shù)據(jù)信道和并發(fā)節(jié)點(diǎn)集。發(fā)送方在接收到CTS控制包后，根據(jù)接收到的信息選擇是否在某個(gè)數(shù)據(jù)信道發(fā)送數(shù)據(jù)。隨后接收節(jié)點(diǎn)在控制信道回復(fù)ACK控制包告知發(fā)送節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的接收情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多信道MAC協(xié)議。

背景技術(shù)

海洋面積廣闊，資源豐富，自古以來都是國家經(jīng)濟(jì)、軍事、安全的必爭之地，隨著現(xiàn)代社會(huì)越來越快速的發(fā)展，海洋的戰(zhàn)略地位也變得舉足輕重。水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為海洋探索、資源利用的一個(gè)重要的技術(shù)手段，近年來受到越來越多的研究人員的關(guān)注。目前，水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在海洋資源探索、海岸線防護(hù)、漁業(yè)發(fā)展、海洋安全、海嘯預(yù)警等方面有著重要的運(yùn)用，是人類探索海洋、利用海洋不可或缺的一個(gè)有力工具。MAC協(xié)議對(duì)于水下傳感器網(wǎng)絡(luò)的性能有著巨大影響，而水下的環(huán)境以及水聲通信的特殊性，給MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)帶來巨大的挑戰(zhàn)。

MAC協(xié)議按照信道的數(shù)量可以分為多信道MAC協(xié)議和單信道MAC協(xié)議，本發(fā)明采用多信道方式，將信道劃分為1個(gè)控制信道和n個(gè)子信道。由于水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用聲波進(jìn)行通信，因此具有較大的傳播時(shí)延，這使得傳統(tǒng)的握手機(jī)制消耗較大，而且，在傳統(tǒng)的握手機(jī)制中，一個(gè)握手周期，只存在一次成功的握手，只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，從而網(wǎng)絡(luò)具有較低的數(shù)據(jù)傳輸效率。同時(shí)，由于暴露終端的問題，握手成功的節(jié)點(diǎn)可能會(huì)放棄傳輸，選擇退避去達(dá)到避免碰撞的目的，但是實(shí)際上這種碰撞并不會(huì)發(fā)生。針對(duì)上述問題，本發(fā)明提出在分布式網(wǎng)絡(luò)中，接收方根據(jù)接收到的信息，確定是否可以并發(fā)傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)，并隨機(jī)選擇一個(gè)數(shù)據(jù)信道，發(fā)送方根據(jù)接收到的來自接收方的信息，判斷是否可以發(fā)送，通過這種方法，可以提高握手的成功率以及網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)傳輸能力。因此設(shè)計(jì)了一種基于并發(fā)傳輸?shù)亩嘈诺繫AC協(xié)議。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高水下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的握手效率以及數(shù)據(jù)包的傳輸效率，提升網(wǎng)絡(luò)的性能，本發(fā)明提供了一種基于并發(fā)傳輸?shù)亩嘈诺繫AC協(xié)議，發(fā)送方根據(jù)接收到的CTS包中的數(shù)據(jù)信道信息以及并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)集的信息選擇是否發(fā)送數(shù)據(jù)，通過這種多信道并發(fā)傳輸?shù)姆椒ㄌ嵘W(wǎng)絡(luò)的性能。技術(shù)方案如下：

一種由接收方發(fā)起的安全的MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)，包括下列步驟：

（1）將信道劃分為多個(gè)子信道，其中一個(gè)控制信道用于節(jié)點(diǎn)之間控制信息的傳輸，其余的n個(gè)子信道為數(shù)據(jù)信道，用于節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點(diǎn)可以在數(shù)據(jù)信道和控制信道之間隨意切換。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)間只能監(jiān)聽一個(gè)子信道，只能在一個(gè)子信道上進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。采用多跳式分布式網(wǎng)絡(luò)模型，網(wǎng)絡(luò)中所有的傳感器節(jié)點(diǎn)都是同構(gòu)的，即不存在超級(jí)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都是緩慢移動(dòng)的或者靜止的；將時(shí)間分為大小相等的數(shù)據(jù)傳輸幀，每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸幀包含4個(gè)時(shí)隙，時(shí)隙的大小等于數(shù)據(jù)包的傳輸時(shí)延加上網(wǎng)絡(luò)的最大傳播時(shí)延；

（2）在網(wǎng)絡(luò)的初始化階段，各個(gè)接收節(jié)點(diǎn)要獲知在其一跳傳輸范圍內(nèi)所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)的位置信息，從而獲知各個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)與其自身的傳播時(shí)延。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)嚴(yán)格的時(shí)鐘同步；

（3）定義并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)以及并發(fā)傳輸節(jié)點(diǎn)集；