[发明专利]一种基于时分多址的移动节点接入方法

说明书

本发明提供了一种基于时分多址的移动节点接入方法，没有移动节点加入时不分配时隙，在移动节点加入网络时给移动节点分配时隙，移动节点数据发送完后删除移动节点的时隙，因此可减少没有移动节点加入时的时隙浪费。本发明由于采用移动节点动态接入的方法，可减少没有移动节点加入时的时隙浪费，使得在移动节点加入前后网络均具有较高的吞吐率。本发明的方法简单有效，开销小，操作实施简单，具有可实施性。

技术领域

本发明涉及自组织无线传感器网络领域，尤其是一种水声传感器网络的接入方法，适合于有移动节点接入的静态水声传感器网络。

背景技术

媒体接入控制(MAC，Media Access Control)是数据链路层的一个子层，管理媒体接入，负责协调网络中所有节点高效、公平的接入信道，使众多用户之间实现公平、有效地共享有限的带宽资源。高效的媒体接入方法有利于节点在数据传输时避免数据包冲突，提高信道利用率，降低数据包的重传概率，从而减少能量浪费，延长整个网络的生命周期，对网络运行有至关重要的作用。

目前，研究人员在水声传感器网络MAC机制的研究上投入了大量的人力物力，有大量的MAC协议被提出。现有的MAC协议可分为竞争型MAC协议和竞争避免型MAC协议。竞争型MAC协议采用随机接入和信道预约的方式，在网络负载较大时极易造成冲突，导致网络的吞吐率不高。而竞争避免型MAC协议只需很少的控制开销就能实现高效且公平地共享信道，使其网络吞吐率及能量有效性都有良好的性能。时分多址接入(TDMA，Time DivisionMultiple Access)是竞争避免型MAC协议，是目前在水声传感器网络中应用较为广泛，能量效率较高的协议。

Sumi A Samad等人提出的RM-MAC(Extending the R-MAC Protocol for anEnergy Efficient)协议是通过为移动节点预留时隙实现移动节点的接入，可用于集中型网络。该方法将时帧分为基于分配的时隙和基于预留的时隙。在基于分配的时隙内，静态节点通过周期性睡眠苏醒的方式进行数据传输；在基于预留的时隙，移动节点通过与中心节点进行预约完成移动节点的数据传输。由于水声传感器网络传播时延长，移动节点与中心节点进行预约需要较长的时间使得预留的时隙很长，在没有移动节点接入水声传感器网络时造成了大量时隙浪费，导致网络的吞吐率较低。

毛佳等人提出的LTM-MAC(A location-based TDMA MAC)是通过给移动节点最高优先级，使其抢占静态节点发送时隙实现入网，适用于分布式单跳网络。该方法给每个静态节点分配的时隙包括侦听时间和数据传输时间。移动节点在进行数据传输前，需在不影响静态节点传输的情况下发送入网请求。静态节点如果在侦听时间内接收到移动节点的入网请求，该静态节点就放弃本次数据发送，使移动节点先发送数据。这种方法使得移动节点入网时延短，但在没有移动节点加入时浪费大量侦听时间，降低了网络吞吐率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于时分多址的移动节点接入方法。现有移动节点接入水声传感器网络时分多址协议，存在没有移动节点加入时时隙浪费严重的问题，导致网络的吞吐率较低。为了解决这个问题，本发明提出了一种基于时分多址的移动节点接入方法，基本思想是没有移动节点加入时不分配时隙，在移动节点加入网络时给移动节点分配时隙，移动节点数据发送完后删除移动节点的时隙，因此可减少没有移动节点加入时的时隙浪费。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的具体步骤如下：

步骤1：时延检测，获取中心节点与从节点(指除中心节点外的静态节点)的传播时延；

由于网络各节点的位置信息已知，设中心节点的位置为(x,y,z)，从节点A的位置为(x1，y1，z1)，则中心节点与从节点A的传播时延T_d由公式(1)计算得到：