[发明专利]一种数据收集型移动水声传感网络的媒体接入控制方法

说明书

本发明公开了一种数据收集型移动水声传感网络的媒体接入控制方法。现有方法对移动汇聚节点收集固定传感节点的场景具有不适用性。本发明采用基于调度方式的MAC协议，首先由移动汇聚节点广播控制包，通知并邀请数据收集范围内的固定传感节点向其传输数据；固定传感节点在收到该控制包后，若有数据需要传输，则发送控制包请求接入信道以传输数据；移动汇聚节点通过估算传播时延，调度固定传感节点依次发送数据包。本发明方法较好地解决了可能由多个固定传感节点传输数据而引起的冲突，提高了网络吞吐量。本发明方法适用于移动汇聚节点收集固定传感节点数据的场景，提高了信道利用率，保证了数据传输的公平性。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体是通信技术中媒体接入控制(Media AccessControl, MAC)协议领域，涉及一种数据收集型移动水声传感网络的媒体接入控制方法。

背景技术

近年来，我国对海洋的探测与开发应用进行了大量研究，包括环境监测、海洋环境数据收集和灾难预防等，而这些实现需要水声传感网络的配合。由于采用声波进行数据通信，水声传感网络具有信道传播时延长且可变、带宽受限、丢包率高等特性，因此设计与开发 MAC协议是数据收集型水声传感网络的一个重要挑战。

水声传感网络MAC协议根据信道占用方式，通常可以分为竞争方式、非竞争方式和混合方式。非竞争方式MAC协议主要包括时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)、码分多址(Code Division Multiple Access,CDMA)和频分多址(FrequencyDivision Multiple Access,FDMA)。非竞争MAC协议不需要长时间的信道竞争周期，因此吞吐量较高且在协议流程设计上比较简单。然而，由于水声传感网络的特性，使得TDMA很难达到精确的时间同步，CDMA具有远近效应且需要较高的硬件复杂度，FDMA中频带资源严重受限导致难以分配。因此，当前大多数研究都采用基于竞争的MAC协议，发送节点通过发送控制包竞争到信道后，再向接收节点传输数据。基于竞争的MAC协议能够有效地降低信道接入时延，提高信道利用率，但由于水声传感网络传播时延长且丢包率高，因此提高握手成功的概率是竞争型MAC所面临的挑战。另外，混合型MAC协议结合了多种类型MAC协议的优点，能够满足网络应用层的多种需求。

然而，目前提出的大多数水声传感网络MAC协议都是针对静态网络的。在静态网络中，汇聚节点收集传感节点的数据需要经过多跳转发，而由于水声信道条件较差，多跳转发容易发生丢包，并且需要消耗较大的能量，从而降低网络的吞吐量。因此考虑引入移动汇聚节点，利用移动的汇聚节点收集固定传感节点的数据，能够有效地提高信道利用率。

发明内容

本发明的目的是针对现有水声传感网络MAC协议不适用移动汇聚节点收集固定传感节点数据的场景，一种数据收集型移动水声传感网络的媒体接入控制方法。

本发明采用基于调度方式的MAC协议，首先由移动汇聚节点广播控制包，通知并邀请数据收集范围内的固定传感节点向其传输数据；固定传感节点在收到该控制包后，若有数据需要传输，则发送控制包请求接入信道以传输数据；移动汇聚节点通过估算传播时延，调度固定传感节点依次发送数据包，较好地解决了可能由多个固定传感节点传输数据而引起的冲突，在一定程度上提高了网络吞吐量，保证了节点传输的公平性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

步骤(1).广播通知：

该水声传感网络由1个移动汇聚节点与m个固定传感节点组成，m＞1；