[发明专利]一种应用于水声传感器网络Aloha协议方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器网络Aloha协议，尤其涉及一种应用于水声传感器网络Aloha协议方法。属于水声信号处理技术领域。

背景技术

网络吞吐量、端到端延迟及能量消耗是体现网络性能基本技术指标，传统Aloha协议的实现方法是，当网络节点有数据要发送的时候，就直接向信道发送，数据发送结束后只等待接收方的回复，不进行其他事件的处理。如果没有收到接收方的确认数据发送不成功，网络节点就进入退避状态，在退避期间不做任何事件的处理，等待退避时间结束后再重新发送数据，直到发送成功为止。由于水声信道的传播延迟大因而这种实现方法会导致数据间的干扰，会增加数据碰撞的概率，同时在传播延迟大的水声网络通信情况下一个网络节点在进行数据通信的过程中只能与一个节点建立连接，因此浪费了有限的网络资源，同时降低了网络的性能。其原因是忽略了信道的传播延迟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提出一种应用于水声传感器网络Aloha协议方法，该方法利用水声网络通信的长传播延迟这一特点，增加了节点在等待确认信息和数据冲突退避过程中监测信道的方法，并从理论上推导了一个节点同时与多个节点无冲突地通信的约束条件，可有效降低了数据的碰撞概率，提高网络性能，在传播延迟大的情况下实现一个节点同时与多个节点无冲突地通信。

本发明的上述目的是这样实现的：一种应用于水声传感器网络Aloha协议方法，其特征在于：本方法采用半双工的通信方式，网络初始化后节点进入通信过程，首先在发送数据前进行信道侦听，在信道空闲状态下进行信息发射，在确认信息到达前，利用水声信道的长传播时延监测其他节点的信息，在数据冲突状态下的退避过程中利用退避间隙进行信道侦听，实现一个节点同时与多个节点无冲突地通信；即网络节点A在有数据发送的时候首先侦听信道是否正在被占用，如果信道忙节点就不进行数据发送，一直处于侦听状态，直到信道空闲，当信道空闲后网络节点将数据进行发送，发送后在等待接收方节点B确认期间，如果接收到其他网络节点C的数据，则首先计算与该节点C此次能成功通信的概率，如果概率不小于百分之五十，则对该网络节点C的数据进行确认回复，否则不进行回复；如果网络节点A在发送数据后没有收到节点B的回复，则网络节点A进入退避状态，如果在退避状态中接收到其他网络节点D的数据话，则首先计算与该节点D此次能成功通信的概率，如果概率不小于百分之五十，则对该网络节点D的数据进行确认回复，否则不进行回复。

所说节点之间成功通信的概率计算方法如下：

1)节点在发送数据后等待确认回复帧的过程中能够接收其他节点数据帧的概率

设节点A和节点B，节点B和节点C之间的距离设为R，单位为m；载体传播速度C，单位为m/s；网络的数据率为D，单位为bit/s；数据帧DATA长设为L_D，确认帧ACK长设为L_A，帧长的单位为bit。

设t时刻节点B给节点C发送DATA帧，则DATA帧的传输时间T_DTT和传播时间T_PT分别为：

TDTT=LDD---(1)]]>

TPT=RC---(2)]]>

节点B在t+T_DTT时刻发送完DATA帧，进入等待节点C的ACK回复帧的状态。节点C于t+T_DTT+T_PT时刻收到节点B的DATA帧，并向节点B回复ACK帧，ACK帧的传播时间也是T_PT，传输时间T_ATT为：