[发明专利]一种用于分布式多跳水声通信网络的媒介访问控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线传感器网络数据链路层的媒介接入控制技术，尤其涉及一种用于分布式多跳水声通信网络的媒介访问控制方法，属于水声信号处理技术领域。

背景技术：

由于水声信道的长传播时延特性，在竞争型MAC协议的信道接入方式中，随机接入方式(如Aloha)碰撞丢包严重，能量效率太低；载波侦听方式(如CSMA)需要较长的侦听时间且侦听到的信道状态并不可靠，同样造成效率低下。所以水声通信网络的竞争型MAC协议中较多地采用基于预约机制的接入方式，以降低碰撞丢包率，提高能量效率，而基于RTS/CTS握手方式(如Slotted FAMA)的信道预约，由于发一次数据之前至少需要两次控制信息交互，直接导致信道利用率或吞吐量性能低下。Syed等人提出的Tone预约方式充分利用了水声信道的特点，在单跳全通网络场景下，基于Tone预约方式的T-Lohi协议能取得相对较优越的网络性能。

Syed等人针对水声传感器网络提出了一种基于Tone预约机制的分布式节能的竞争型MAC协议T-Lohi，该协议有三个版本：同步的T-Lohi(ST-Lohi)、保守非同步的T-Lohi(cUT-Lohi)和激进非同步的T-Lohi(aUT-Lohi)。协议中，一次完整的预约过程包括若干个竞争回合(Contention Round，CR)，对于ST-Lohi和aUT-Lohi，一个竞争回合的时间长度为：CR_ST＝CR_aUT＝(τ_max+T_tone)，即最大传播时延加上Tone包的检测时间(发送时间)；而cUT-Lohi的一个竞争回合长度为其两倍，即：CR_cUT＝2(τ_max+T_tone)。

aUT-Lohi能取得较高的吞吐量性能，但碰撞丢包严重；cUT-Lohi的碰撞丢包率低，但吞吐量不高；ST-Lohi既能取得较高的吞吐量，又具有较低的碰撞丢包率，但是ST-Lohi需要时间同步，复杂度高，开销大。T-Lohi是一种高效、节能，且性能稳定的水声通信网络MAC协议，但是，它是针对单跳全通网络设计的，并不适合于多跳网络。

发明内容：

本发明的目的在于解决现有技术的缺陷，设计了一种用于分布式多跳水声通信网络的媒介访问控制方法，采用如下技术方案：

一种用于分布式多跳水声通信网络的媒介访问控制方法，其特征在于：其特征在于：1)在T-Lohi协议的基础上，采用动态的竞争回合以平衡吞吐量和丢包率性能；2)引入伪Tone机制、新的竞争者计数方式来解决隐藏终端和暴露终端问题；3)采用基于优先权的竞争策略来解决公平性问题；4)合理地设定阻塞状态中的预停留时间；将以上4点交叉综合运用，改进了T-Lohi协议，以实现从单跳网络到多跳网络的扩展；包括以下步骤：

(1)配置网络参数，包括最大的单跳传播时延τ_max，Tone包的发送或接收时间T_tone，数据包的发送或接收时间T_data，网络中最密集区域内节点的邻居节点数n_max，网络中最稀疏区域内节点的邻居节点数n_min；