[发明专利]水声网络时隙MAC协议方法、系统、装置及介质

说明书

本发明公开了一种水声网络时隙MAC协议方法、系统、装置及介质，其中方法包括以下步骤：将发送信道划分为包含M个时隙的超帧结构，初始化设置各节点的各时隙权重；根据时隙权重更新各时隙的发送概率，根据发送概率获取用于传输数据包的时隙；根据ACK确认包的接收情况更新时隙收益，根据时隙收益更新各时隙权重；根据超帧的长度获取循环周期，根据循环周期对各节点的时隙概率进行更新，直至各节点的时隙概率分布收敛。本发明模仿进化博弈理论，可实现无需时间同步、仅依赖本地信息自适应形成各节点发送策略的分布式水声网络MAC协议，较大程度减少数据传输的冲突概率，以此实现较高的数据投递率与吞吐量性能，可广泛应用于媒介接入控制。

技术领域

本发明涉及媒介接入控制(Medium Access Control，MAC)领域，尤其涉及一种水声网络时隙MAC协议方法、系统、装置及介质。

背景技术

随着海洋技术的不断发展，水声网络已应用于军事、民用、商业等各方面领域，通过水下传感器节点收集的信息可被用于各方面的应用，如：环境监测，灾难预防、协助导航、军事监视、海底资源勘探及水下运动等方面。

现有的水声网络MAC协议主要分为：基于固定信道分配的MAC协议、基于竞争的MAC协议以及混合MAC协议。基于固定信道分配的协议分为TDMA、FDMA、CDMA三类，存在需要时间同步、可用带宽有限、依赖较多网络信息等问题；竞争类的MAC协议主要分为随机接入与握手协议，分别存在效率低、握手交互消耗巨大的问题；混合MAC协议则主要存在算法复杂性引起的通信消耗问题。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于进化博弈的水声网络时隙MAC协议方法、系统、装置及介质。

本发明所采用的技术方案是：

一种水声网络时隙MAC协议方法，包括以下步骤：

将发送信道划分为包含M个时隙的超帧结构，初始化设置各节点的各时隙权重；

根据时隙权重更新各时隙的发送概率，根据发送概率获取用于传输数据包的时隙；

根据ACK确认包的接收情况更新时隙收益，根据时隙收益更新各时隙权重；其中，所述 ACK确认包由成功接收到数据包的节点发出；

根据超帧的长度获取循环周期，根据循环周期对各节点的时隙概率进行更新，直至各节点的时隙概率分布收敛。

进一步地，所述超帧结构为：

超帧长度＝时隙数*时隙长度+2*节点间最大传播时延+ACK传输时间；或，

超帧长度＝时隙数*时隙长度。

进一步地，所述发送概率的计算公式如下：

其中，f_n,m(t)为第t回合发送节点n采用m时隙的概率，Z_n,m(t)为第t回合发送节点n采用m时隙的策略权重。

进一步地，所述根据发送概率获取用于传输数据包的时隙，包括：

节点n的时隙概率分布为{f_n,1,f_n,2,...,f_n,M}，在区间0-1生成随机浮点数q；

若qf_n,1，则选择时隙1发送数据；

若则选择时隙m发送数据，1m≤M。

进一步地，所述时隙收益的更新公式为：