[发明专利]一种异步占空比和网络编码的水下传感器网络MAC协议通信方法

摘要

本发明公开一种异步占空比和网络编码的水下传感器网络MAC协议通信方法。包括以下步骤初始化MAC协议，确定每对发送节点和接收节点的数据交换时间；使用编码节点选择算法确定网络编码层内的编码节点；网络编码层内的节点唤醒后，如果为普通节点则直接将接收到的数据包发送出去；如果为编码节点，进行编码后发送出去。本发明具有能够提高网络吞吐量和数据传输率的优点。

主权项

一种异步占空比和网络编码的水下传感器网络MAC协议通信方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：初始化MAC协议，确定每对发送节点和接收节点的数据交换时间；步骤二：使用编码节点选择算法确定网络编码层内的编码节点；步骤三：网络编码层内的节点唤醒后，如果为普通节点则直接将接收到的数据包发送出去；如果为编码节点，进入步骤四；步骤四：判断编码节点接收队列recQueue()中的数据包Pi是否为已经发送过的数据包，如果是，则丢弃该数据包，转到步骤八；如果不是，进入下一步；步骤五：判断数据包Pi是否为元数据包，如果不是元数据则将其丢弃，转到步骤八；否则进入步骤六；步骤六：如果编码节点的产生数据队列senQueue()不为空，则分别从接收队列recQueue()和产生数据队列senQueue()中各取一个数据包进行编码操作，得到编码数据Cn＝Pi⊕Pj；如果编码节点的产生数据队列senQueue()为空，则从接收队列recQueue()中取连续的两个数据包进行编码操作，得到编码数据Cn＝Pi⊕Pi+1，其中Pi+1为当前编码节点前一时刻接收到的数据包；步骤七：编码节点将编码数据发送给汇聚节点，同时将数据包Pi放入发送集合ForwardSet()中；步骤八：令i＝i+1，重复步骤四～步骤七，直到接收队列recQueue()中的数据为空；所述的确定每对发送节点和接收节点的数据交换时间的方法为：发送节点广播发送DET帧，DET帧中包含该发送节点下次唤醒发送数据的时间T，接收节点收到DET帧后对其进行解码，得到时间T，然后进入休眠状态，等待下次唤醒，时间T为每对发送节点和接收节点的数据交换时间；所述的使用编码节点选择算法确定网络编码层内的编码节点的方法为：步骤二、一：汇聚节点广播发送SNC帧，SNC帧中包括能量阈值En和缓冲区阈值Bn；步骤二、二：网络编码层内的接收到SNC帧的节点，判断自身的能量和缓冲区是否大于阈值，并且该节点的接收数据大于两个，则当前节点为编码节点；步骤二、三：编码节点反馈给汇聚节点ACK帧，ACK帧包含该编码节点的地理位置信息，汇聚节点根据收到ACK帧个数确定编码节点个数Ns；步骤二、四：将编码节点个数Ns和网络编码层节点个数的一半Nn/2进行比较，如果Ns≤Nn/2，得到最终的编码节点，如果Ns＞Nn/2，则减少编码节点，直到满足Ns＝Nn/2条件，得到最终的编码节点。