[发明专利]一种基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法

说明书

技术领域

本发明属于水声网络领域，具体地说，本发明涉及一种基于CSMA/CA的水声 网络多址接入(MAC)方法，我们称之为UW-CSMA/CA协议。

背景技术

水声网络是在水声通信和网络技术基础上发展出的新兴技术。水声网络一般由 若干节点构成，这些节点通过水声通信机交换信息，协同工作，自组成网。水声网 络在海洋测量、资源勘探、灾害预报以及军事等方面具有广阔的应用前景。水声网 络属于广播型网络，这种网络中，多址接入(MAC)协议确保使用一个广播信道的通 信互不干扰，并且进行一定程度的差错控制，提高传输的可靠性，因此是网络中不 可缺少的部分。

目前针对基于竞争的水声MAC协议的研究主要有基于Aloha和基于握手两种方 式。基于ALOHA的协议无法摆脱在高负载时，碰撞概率大、吞吐量低的固有特性。 目前基于握手的协议主要有基于MACA的水声MAC协议，但是MACA协议缺少确认帧， 使得可靠性不高。

CSMA/CA协议使用握手方式，可以有效地减少碰撞；使用确认帧，提高了数据传 输的可靠性；在高负载之下可以保持稳定的吞吐量。CSMA/CA协议的工作过程可以描 述如下。两个节点正在传输数据时，邻居节点如果侦听到不属于自己的RTS/CTS/DATA (下文中用xRTS，xCTS，xDATA，xACK表示不属于自己的分组)，则根据实际情况设 置自己的网络分配向量(NAV)，并进入静默状态，保证当前正在进行的通信不被干扰。

本发明涉及的英文简写及其中文译文如下：

CSMA/CA：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，带冲突避免的 载波侦听多址接入；

RTS：Request To Send，请求发送；

CTS：Clear To Send，允许发送；

ACK：Acknowledgement，确认；

NAV：Network Allocation Vector，网络分配向量。

发明内容

本发明的目的在于，为克服基于ALOHA协议碰撞概率大、MACA协议可靠性低等 缺点，从而在载波侦听多址避碰(CSMA/CA)协议的基础上进行改进，发明了一种基 于CSMA/CA协议的水声网络多址接入方法，称之为UW-CSMA/CA协议。

一种基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，该方法针对处于通信中的节点 用坚持等待策略提高系统的吞吐量，所述的通信中的节点包含等待接收CTS的节点， 等待接收DATA的节点和等待接收ACK的节点，所述的坚持等待策略具体包含：

当节点处于等待接收CTS(WF_CTS)状态时，节点坚持等待相应的CTS，丢 弃任何RTS，直到收到CTS或超时；如果节点侦听到任何不属于自己的CTS(xCTS)、 不属于自己的DATA(xDATA)时，则进入静默状态，并相应设置网络分配向量(NAV) 为值；

当节点处于等待接收DATA(WF_DATA)状态时，节点坚持等待相应的DATA， 丢弃任何其它帧，直到收到DATA或超时；

当节点处于等待接收ACK(WF_ACK)状态时，节点坚持等待相应的ACK，丢 弃任何其它帧，直到收到ACK或超时。

所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的节点使 用坚持等待策略，针对共享该传输介质的若干节点，所述的若干节点包含空闲状态 节点，静默状态节点，退避状态节点和等待接收CTS状态的节点，还可以采用自适 应静默策略，所述的自适应静默策略用自适应方式动态设置节点的静默时间，保证 正在进行的通信不被干扰且提高信道利用率；

所述的静默策略，具体包含如下步骤：

当节点侦听到不属于自己的DATA时(xDATA)时，重新设置自己的网络分配 向量(NAV)为QUIET_DATA；

当节点侦听到不属于自己的ACK(xACK)时，立即结束静默进入IDLE状态。 所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的QUIET_DATA

为：QUIET_DATA＝2τ_max+T_ack；