[发明专利]基于表机制利用传播时延的水声节点暴露终端解决方法

权利要求书

1.一种基于表机制利用传播时延的水声节点暴露终端解决方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)为水声通信网络中的每个节点构建一个节点表，具体如下：

(1.1)节点表的初始化：完成网络中各节点的时钟和坐标的同步；

(1.2)节点表的存储：节点在水声网络中发送广播消息BI，广播消息中包含本节点的MAC地址以及MAC地址对应的坐标信息；网络中的节点接收到来自邻节点发来的广播消息后，将广播消息中携带的邻节点的MAC地址以及相应的坐标信息存储在自己的节点表中，本节点可以在节点表中查询到其所有的邻节点信息；

(1.3)节点表的更新：在设定周期内，网络中的所有节点更新各自的广播消息BI，并将其广播至水声通信网络中，节点接收邻节点的广播消息后更新自身的节点表；

(2)水声节点接收到来自发送节点的数据帧后，判断本节点的MAC地址是否与数据帧中携带的目的MAC地址匹配；如果匹配，则接收该数据帧；如果不匹配，节点不休眠，执行步骤(3)；

(3)将数据帧中的目的MAC地址与本节点的节点表中存储的邻节点MAC地址对比，判断目的MAC地址是否在本节点的节点表中；如果目的节点在本节点的节点表中，则表示本节点与发送节点和接收节点互为邻节点，此时本节点进入休眠状态；如果目的节点不在本节点的节点表中，则表示目的节点不是本节点的邻节点，本节点判断为暴露终端，执行步骤(4)；

(4)为了利用传播时延，同时避免本节点与其他节点的通信和发送节点与接收节点之间的通信发生碰撞，本节点需要在发送节点的RTS以及DATA包到来时处于空闲状态，其余时间都可与其他节点进行通信，具体为：

(4.1)计算当来自其他节点的ACK包与来自发送节点的RTS以及DATA包发生碰撞时，本节点发送DATA包的禁止时间；

(4.2)计算当来自其他节点的CTS包以及本节点发送的DATA包与来自发送节点的RTS以及DATA包发生碰撞时，本节点接收CTS包的禁止时间；

(4.3)计算当本节点发送的RTS包与来自发送节点的RTS以及DATA包发生碰撞时，本节点发送RTS包的禁止时间；

(4.4)结合步骤(4.1)和(4.2)中得到的本节点发送DATA包、接收CTS包的禁止时间，推导出本节点发送RTS包的禁止时间，再结合步骤(4.3)，得到本节点发送RTS包的所有禁止时间；

该步骤的具体计算过程如下：

假设节点A发送RTS包的时刻为t_RTS/A，由存储表得到节点A与接收节点B之间的距离为d_AB，节点A与邻节点C之间的距离为d_AC，节点C与节点D之间的距离为d_CD；

a.计算出各节点之间的传播时延：传播距离/传播速度+保护时间：

节点A与接收节点B之间的传播时延：T_AB＝d_AB/rate+guardtime

节点A与接收节点C之间的传播时延：T_AC＝d_AC/rate+guardtime

节点C与接收节点D之间的传播时延：T_CD＝d_CD/rate+guardtime

b.发送节点A的RTS包和DATA包到达暴露终端C的时刻分别为：

t_RTS/A→C＝t_RTS/A+T_AC

t_DATA/A→C＝t_RTS/A+2T_AB+T_AC

c)暴露终端C的通信只受发送节点A的RTS包和DATA包干扰，干扰的时间区间为：

T_干扰区间＝[t_RTS/A→C，t_RTS/A→C+T_RTS/A]∪[t_DATA/A→C，t_DATA/A→C+T_LD/A]

其中，T_RTS/A表示节点A的RTS包的传输时长，T_LD/A表示节点A的DATA包的传输时长；

从而暴露终端C与其他节点D通信时的ACK包到达暴露终端C的时刻t_ACK/D→C不能处于发送节点A的干扰期间内，因此需要满足：

其中，

t_ACK/D→C＝t_RTS/C+4T_AB

进而可推出暴露终端C与邻节点D通信时发送RTS的时刻需要满足：

当暴露终端C的CTS包接收时刻t_CTS/D→C以及DATA包的发送结束时刻t_DATA/C→D不能处于发送节点A的干扰期间内，需要满足：

其中，

t_DATA/C→D＝t_RTS/C+2T_AB+T_CTS/D+T_DATA/C

通过存储表中的信息，进而可推出暴露终端C与邻节点D通信时发送RTS的时刻需要满足：

对于暴露终端C的RTS包发送时刻t_RTS/C不能处于发送节点A的干扰期间内：

从而得到本节点发送RTS包的所有禁止时间：