[發(fā)明專利]一種針對多跳水聲無線傳感器的RTS競爭訪問控制協(xié)議的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110843985.4
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113573272B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張森林;吳子曄;劉妹琴;鄭榮濠;董山玲
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W28/02;H04W56/00;H04W84/18;H04B13/02;H04L5/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 鄭海峰

1.一種針對多跳水聲無線傳感器的RTS競爭訪問控制協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步：

針對多跳水聲無線傳感器中的所有水下節(jié)點(diǎn)，通過點(diǎn)對點(diǎn)通信的方式對各節(jié)點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行同步；

2)多跳水聲無線傳感器中的所有節(jié)點(diǎn)周期性工作，一個工作周期劃分為信道預(yù)約期、統(tǒng)籌時(shí)序期和空閑睡眠期，

在信道預(yù)約期，所有有待發(fā)送數(shù)據(jù)的源節(jié)點(diǎn)分別向各自的目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送RTS報(bào)文，所述的RTS報(bào)文中包括源節(jié)點(diǎn)地址、RTS報(bào)文發(fā)送時(shí)刻、以及待發(fā)送數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延信息；

在統(tǒng)籌時(shí)序期，接收到RTS報(bào)文的目的節(jié)點(diǎn)對所有接收到的RTS報(bào)文進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用RTS競爭法給每一個源節(jié)點(diǎn)分配發(fā)送時(shí)序，并以CTS報(bào)文的形式將分配好的發(fā)送時(shí)序序列號和發(fā)送時(shí)段返回各個源節(jié)點(diǎn)；

所述的RTS報(bào)文中還包括源節(jié)點(diǎn)當(dāng)前時(shí)刻的數(shù)據(jù)信道狀態(tài)信息和競爭數(shù)字，所述的數(shù)據(jù)信道狀態(tài)包括空閑狀態(tài)、睡眠狀態(tài)和忙碌狀態(tài)，初始化競爭數(shù)字為該節(jié)點(diǎn)單跳范圍內(nèi)的鄰居節(jié)點(diǎn)個數(shù)的1/2，向上取整；

所述的RTS競爭法具體為：

假設(shè)源節(jié)點(diǎn)i，i＝1,2,…,m需要向目的節(jié)點(diǎn)p發(fā)送數(shù)據(jù)，在目的節(jié)點(diǎn)p數(shù)據(jù)信道空閑的下一個時(shí)隙的開始，源節(jié)點(diǎn)i將帶有初始競爭數(shù)字C_i的RTS報(bào)文發(fā)送至目的節(jié)點(diǎn)p，當(dāng)范圍內(nèi)的源節(jié)點(diǎn)j，j＝1,2,…,m且j≠i接收到來自源節(jié)點(diǎn)i的RTS報(bào)文后，首先將源節(jié)點(diǎn)i的RTS報(bào)文中的競爭數(shù)字C_i與自身的競爭數(shù)字C_j進(jìn)行比較，若C_i＜C_j，則源節(jié)點(diǎn)j對自身的當(dāng)前競爭數(shù)字進(jìn)行加1，更新C_j；若C_i≥C_j，則將源節(jié)點(diǎn)i的地址，以及將源節(jié)點(diǎn)i的競爭數(shù)字加1后存儲至源節(jié)點(diǎn)j的RTS報(bào)文中；

同理，當(dāng)范圍內(nèi)的源節(jié)點(diǎn)k，k＝1,2,…,m且k≠i且k≠j接收到來自源節(jié)點(diǎn)j的RTS報(bào)文后，首先將源節(jié)點(diǎn)j的RTS報(bào)文中的所有競爭數(shù)字與自身的競爭數(shù)字C_k進(jìn)行一一比較，若C_k大于某一個競爭數(shù)字，則源節(jié)點(diǎn)k對自身的當(dāng)前競爭數(shù)字進(jìn)行加1，更新C_k，若C_k小于某一個競爭數(shù)字，則將該競爭數(shù)字加1后連同該競爭數(shù)字所屬的源節(jié)點(diǎn)地址一起存儲至源節(jié)點(diǎn)k的RTS報(bào)文中；

遍歷m個源節(jié)點(diǎn)或直至信道預(yù)約期結(jié)束；

在統(tǒng)籌時(shí)序期內(nèi)，目的節(jié)點(diǎn)更新收到的所有RTS報(bào)文中的每一個源節(jié)點(diǎn)的最大競爭數(shù)字C_imax，i＝1,2,…,m，按照排序結(jié)果計(jì)算各對應(yīng)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)序序列號和發(fā)送時(shí)段；

對于所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)，在空閑睡眠期，若節(jié)點(diǎn)沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，則該節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，在CTS報(bào)文規(guī)定好的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)間喚醒，進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送；

3)目的節(jié)點(diǎn)接收到源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)包后，返回ACK報(bào)文。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對多跳水聲無線傳感器的RTS競爭訪問控制協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，若某個目的節(jié)點(diǎn)接收到若干個源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的RTS報(bào)文，該目的節(jié)點(diǎn)在接收到首個RTS報(bào)文后，等待網(wǎng)絡(luò)中最大的端到端時(shí)延時(shí)間，然后統(tǒng)計(jì)在該時(shí)間段內(nèi)接收到的所有RTS報(bào)文。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對多跳水聲無線傳感器的RTS競爭訪問控制協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的CTS報(bào)文包含源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)序序列號、各序號對應(yīng)的源節(jié)點(diǎn)開始發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)刻相對CTS報(bào)文發(fā)送時(shí)刻的時(shí)間偏移量T_off和各源節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)延T_DATA；目的節(jié)點(diǎn)在發(fā)送完CTS報(bào)文后的下個時(shí)隙，切換至預(yù)定的數(shù)據(jù)信道進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的針對多跳水聲無線傳感器的RTS競爭訪問控制協(xié)議的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述的目的節(jié)點(diǎn)僅將CTS報(bào)文發(fā)送至數(shù)據(jù)信道狀態(tài)為空閑的源節(jié)點(diǎn)；對于數(shù)據(jù)信道狀態(tài)為忙碌狀態(tài)的源節(jié)點(diǎn)，等待兩個最大端到端時(shí)延后重啟偵聽。