[发明专利]一种水下多信道MAC协议可用信道判定方法

说明书

本发明提供一种水下多信道MAC协议可用信道判定方法，发送节点计算发送数据包时间；发送节点根据信道使用表将可用时间与数据包发送时间不冲突的信道判定为可用数据信道；发送节点发送RTS包通知接收节点发送数据包时间和可用数据信道；接收节点根据信道使用表和RTS包确定通信双方可用数据信道；本发明通过控制信道和数据信道传输的并发性，提前了被占用数据信道重新可用的时间，提高了信道利用率，同时减少了通信双方因异构碰撞区域而无可用信道问题，降低了端到端时延，增加了网络吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种可用信道判定方法，尤其涉及一种水下多信道MAC协议可用信道判定方法，属于水下多信道MAC协议技术领域。

背景技术

海洋对人类的生存繁衍和社会的持续发展起重要支持作用，世界各国都高度关注海洋权益，这促成了海洋科技研究的热潮。在新兴的海洋科技领域中，水声传感器网络(Underwater Acoustic Sensor Networks,UASNs)因近年来应用于国防安全、水体污染监控、海洋灾难预防和水下资源勘探等方面而受到广泛关注。由于水下声学信道传播时延大，可用带宽严重受限且误码率高，组网技术是水声传感器网络的重要研究方向之一，其中一项重要研究内容是设计合理的MAC协议，使所有节点可以高效公平地使用信道资源、降低端到端时延、减少碰撞。

由于水下正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)的研制成功，使得水下多信道通信成为现实。在水下环境中，与单信道机制相比，多信道机制可以获得更高的吞吐量以及信道利用率。

但在现有基于协作的水下多信道MAC协议中，节点根据信道使用表中记录完成数据包接收的时间与当前时间判定信道是否可用，没有考虑通信双方协商阶段完成前均在控制信道，在转入数据信道前完成传输任务的信道均可使用，使得可用信道较少。一方面降低了信道利用率；另一方面由于节点的异构冲突域，较少的可用信道提高通信双方不存在共同可用信道的概率，增加了端到端时延，降低了网络吞吐量。

发明内容

本发明的目的是为了提高信道利用率，降低通信双方没有共同可用信道的概率，降低端到端时延，增加网络的吞吐量而提供一种水下多信道MAC协议可用信道判定方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种水下多信道MAC协议可用信道判定方法，包括如下步骤：

(1)发送节点有数据包待发送时，根据自身与接收节点间的传播时延、所有控制包的发送时延和接收节点与其最远邻居节点间的传播时延计算该数据包的发送时间；

(2)发送节点根据信道使用表计算所有数据信道可用时间，并结合步骤(1)的结果确定可用信道；

(3)发送节点通过广播RTS包通知接收节点发送数据包时间和可用数据信道；

(4)接收节点根据RTS包中数据包发送时间确定接收数据包时间，并根据信道使用表计算RTS包中数据信道可用时间，将可用时间与接收数据包时间无冲突的数据信道判定为通信双方的可用信道。

本发明还包括这样一些特征：

所述步骤(1)中发送节点计算发送数据包时间t_sd的公式：

1.其中为发送节点与接收节点间传播时延，为接收节点与其最远邻居节点间传播时延，为所有控制包的发送时延，t_now为当前时刻；

2.所述步骤(2)中空闲数据信道直接确认为可用信道；

3.所述步骤(2)中对于信道使用表中的数据信道，若数据信道可用时间与公式(1)所得t_sd无冲突，该数据信道被确认为可用信道；