[发明专利]基于Slotted-FAMA协议利用传播时延的数据并发传输方法

说明书

本发明公开了一种基于Slotted‑FAMA协议利用传播时延的数据并发传输方法，该方法基于水声通信网络MAC层的Slotted‑FAMA协议，利用水声通信的长传播时延，实现网络中数据的并发传输，提高水声通信网络的质量。本发明提出的利用传播时延的数据并发传输方法的优势在于基于Slotted‑FAMA握手协议，网络中的接收节点获取所有发送节点到它的传播时延并存入接收节点维护的节点时延表中，对这些传播时延处理后再存入接收节点维护的并发传输表中，接收节点根据时延表中存储的信息，安排网络中的其他发送节点无碰撞地并发传输数据，从而提高网络的吞吐量，减小网络平均时延，提高水声通信网络质量。

技术领域

本发明属于水声通信领域，涉及一种基于Slotted-FAMA协议利用传播时延的数据并发传输方法。

背景技术

在现有的水声网络Slotted-FAMA协议中，每次数据传输之前都需要经过一系列的握手，且同一时间内只有一组数据进行传输。由于水声信道的复杂性和多变性，水声通信具有长传播时延，吞吐量低等特性，节点之间的握手不仅大大降低了网络的吞吐量，同时也延长了数据传输的平均时延。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于Slotted-FAMA协议利用传播时延的数据并发传输方法。

由于Slotted-FAMA协议中，每次数据传输之前都需要经过一系列的握手，且同一时间内只能有一组数据进行传输；在RTS-CTS握手完成之后，表明此时接收节点可以接收数据，而水声通信网络中数据的传播时延很大，在这段时延内可能可以传输其他节点的数据，且不会与原有的数据传输产生冲突，这就可以大大提高网络的吞吐量，降低数据平均时延。本发明采取的技术方案为：基于Slotted-FAMA协议，利用水声长传播时延，由接收节点调度网络中其他节点实现一次握手，多节点无碰撞数据并发传输，从而降低网络平均时延，提高系统吞吐量；本发明方法具体包括以下步骤：

(1)在水声通信网络中的接收节点处构建每个发送节点的时延表和并发传输表；

所述时延表中存储每个发送节点的MAC地址以及发送节点到该接收节点的传播时延；

所述并发传输表中存储每个发送节点对应的满足并发传输要求的其他发送节点的MAC地址；所述并发传输要求为两个发送节点对应的传播时延之差大于数据包DATA的传输时长；

(2)基于Slotted-FAMA协议的并发传输，具体如下；

(2.1)发送节点发送RTS包给接收节点，接收节点接收到RTS包后，获取发送节点的MAC地址；接收节点根据发送节点的MAC地址，在并发传输表中查找此MAC地址对应的节点在传输数据时满足并发传输条件的一个其他发送节点(也称为并发传输节点)，将这个并发传输节点的MAC地址嵌入到CTS包中，等到下一个时隙开始时将CTS包发送出去；

(2.2)发送节点接收到CTS包后，等到下一个时隙开始时发送DATA数据包给接收节点；而网络中的其他发送节点接收到CTS包后，查看CTS中嵌入的并发传输MAC地址是否与本节点的MAC地址一致，如果不一致，则节点进入退避状态；如果一致，则表明此节点为并发传输节点，此节点在握手发送节点(与接收节点进行RTS-CTS握手的节点)发送完DATA包之后也开始并发传输DATA，在避免与握手发送节点碰撞的同时，利用这部分传播时延，提高网络吞吐量；

(2.3)接收节点依次接收来自并发传输节点的DATA以及来自握手发送节点的DATA；如果来自握手发送节点的DATA数据被成功接收，则接收节点在下一个时隙开始时发送ACK包给发送节点；否则，发送NACK包；在ACK和NACK包中嵌入来自并发传输节点的DATA数据包是否被成功接收的标志位；如果来自并发传输节点的DATA数据包被接收节点成功接收，则标志位为1；否则，标志位为0，该来自并发传输节点的DATA数据包等待下一次并发重传。