[发明专利]水下无线传感器网络的介质访问控制协议

摘要

本发明公开了一种水下传感器网络多信道介质访问控制协议。节点周期性工作在唤醒/睡眠状态，每个工作周期划分为信道协商期，预约请求收集期和睡眠期；协议通过对控制报文的发送进行调度使得节点在信道协商期与预约请求收集期完成控制报文的交换，同时保证在信道协商期，节点能够获得相邻节点的信道使用信息，有效缓解了水下无线传感器网络多信道介质访问控制协议的“隐藏终端”问题带来数据冲突问题，节省了能量。而且该协议采用了周期性睡眠/唤醒机制，大大减少了信道在空闲时用于侦听而浪费的能量，这一措施也进一步降低了网络的能量消耗，能够提高网络的使用寿命。

主权项

1.一种水下无线传感器网络的媒体访问控制协议，其特征在于：/n所述控制协议要求传感器网络节点时间同步，且每个节点预知与其相邻节点间的传播时延；/n节点周期性工作，一个周期划分为信道协商期，预约请求收集期和睡眠期；在信道协商期，节点始终工作在控制信道；在预约请求期，如果没有进行数据传输，节点工作在控制信道以接收发送节点的预约请求，否则切换到相应的数据信道进行数据传输与接收；在睡眠期，如果节点没有进行数据传输，则节点进入睡眠状态，否则切换到相应的数据信道进行数据传输与接收；/n如果节点有数据要发送，则发送预约请求报文到目的节点的预约请求收集期；预约请求报文包含发送节点当前可用的数据信道信息、数据开始传输的时刻与当前周期开始时刻的时间间隔T、数据包传输相应的传输时延T_tran；/n所述的数据开始传输的时刻与当前周期开始时刻的时间间隔T、数据包传输相应的传输时延T_tran应满足：/nT＞T_N；/nT+L+T_tran＜T₀；/n其中T_N为信道协商期的时长，T₀为一个工作周期的时长，L为发送节点与目的节点间的传播时延；/n当某个节点接收到若干个节点发送的预约请求报文REQ，该节点随机选择一个REQ对其进行确认，即选择发送该REQ的节点为发送节点，同时随机选择一个发送节点可用的数据信道准备进行数据传输，接收节点先发送确认预约请求控制报文ACK-REQ到除发送节点外的邻节点的信道协商期，再发送确认预约请求控制报文ACK-REQ到发送节点的信道协商期；/n控制报文ACK-REQ包含接收节点当前要利用的数据信道的信息、数据开始接收的时刻相对当前开始发送确认预约请求报文时刻的偏移量T_offset,i和相应的数据包传输时延T_data，其中数据包的传输时延T_data即为REQ中的数据包的传输时延T_tran，T_offset,i即是发送至节点i的ACK-REQ中携带的数据开始接收的时刻相对发送当前ACK-REQ时刻的偏移量，节点传输完ACK-REQ后在预定时刻切换至预定的数据信道进行数据接收；/n所述的每个节点接收到ACK-REQ后，即获得发送ACK-REQ的节点的信道使用信息；/n当发送节点接收到确认预约请求报文后，在T_offset,i-2L时间后，节点切换至确认预约请求报文中指定的数据信道，并发送数据包,其中i为发送节点的编号，L为接收节点与发送节点间的传播时延。/n