[发明专利]一种面向数据收集任务的水声网络媒体接入控制方法

摘要

本发明涉及一种面向数据收集任务的水声网络媒体接入控制方法。现有方法对于数据收集型水声传感网络具有不适用性。本发明方法首先建立数据收集型水声传感网络模型；当水声传感节点有发送需要，向汇聚节点进行信道预约，汇聚节点主动邀请其它水声传感节点加入本轮传输，并对各响应包进行传输调度；水声传感节点接收到邀请包后，如有发送需要，按调度表发送响应包；汇聚节点进行数据包调度，并通过顺序包广播；水声传感节点接收到顺序包后，按照调度表向汇聚节点发送数据包；汇聚节点接收完数据包后广播确认包。本发明方法适用于数据收集型水声传感网络，提高了网络吞吐量与信道预约成功率，本发明同时适用于存在移动节点的数据收集型水声传感网络。

主权项

一种面向数据收集任务的水声网络媒体接入控制方法，其特征在于该方法包括如下步骤：步骤(1)网络初始化：建立网络节点拓扑结构信息：将n个水声传感节点与1个汇聚节点通过水声连接，形成一个集中式网络，n>1；各个水声传感节点广播自身位置信息，汇聚节点根据接收到的位置信息，计算与每个水声传感节点的传播时延，汇聚节点与水声传感节点的传播时延为汇聚节点与水声传感节点的距离与声速的比值；步骤(2)信道预约：当水声传感节点A有数据需要发送，且汇聚节点不处于传输状态时，该水声传感节点向汇聚节点发送RTS包进行信道预约，RTS包由RTS标志位、发送节点地址、接收节点地址、需要传输数据包个数和结束位组成；发送完RTS包后，水声传感节点A启动RTS定时器，完成信道预约，RTS定时器时长TRTS_timer＝2τsink,A+2θ，τsink,A为汇聚节点与水声传感节点A之间的传播时延，θ为控制包传输时长；当RTS定时器溢出时，表明传输失败，水声传感节点重新进行信道预约；步骤(3)传输邀请：汇聚节点接收到水声传感节点A发送的RTS包后，根据汇聚节点与各水声传感节点之间的传播时延，计算接收各个水声传感节点NOTICE包的时间和总时长Tr_NOTICE,sink，同时预留移动节点NOTICE包接收时间，所述的移动节点为可移动的水声传感节点；汇聚节点发送INVITE包，主动邀请其它水声传感节点加入本轮传输，INVITE包由INVITE标志位、发送节点地址、各接收节点地址与汇聚节点接收各水声传感节点NOTICE包的时间、接收NOTICE包的总时长和结束位组成；汇聚节点发送完INVITE包后，汇聚节点启动INVITE定时器，完成传输邀请，INVITE定时器时长TINVITE_timer＝Tr_NOTICE,sink；当INVITE定时器溢出时，表明传输失败，水声传感节点重新进行信道预约；步骤(4)邀请响应：水声传感节点i接收到汇聚节点发送的INVITE包后，如果有数据需要传输，根据汇聚节点接收NOTICE包的时间计算等待时间Tw_NOTICE,i；经过等待时间后，水声传感节点向汇聚节点发送NOTICE包，NOTICE包由NOTICE标志位、发送节点地址、接收节点地址、需要传输数据包个数和结束位组成；水声传感节点发送完NOTICE包后，启动NOTICE定时器，完成邀请响应，NOTICE定时器时长为TNOTICE_timer＝Tr_NOTICE,sink‑Tw_NOTICE,i；当NOTICE定时器溢出时，表明水声传感节点i传输失败，水声传感节点重新进行信道预约；步骤(5)传输顺序广播：汇聚节点接收完水声传感节点发送的NOTICE包后，根据INVITE包的发送时间与接收到移动节点NOTICE包的时间，计算汇聚节点与移动节点之间的传播时延，汇聚节点与移动节点之间的传播时延为INVITE包的发送时间与汇聚节点接收到移动节点NOTICE包时间的时间间隔的一半；再根据汇聚节点与发送了NOTICE包的各水声传感节点之间的传播时延，计算接收各水声传感节点DATA的时间和总时长Tr_DATA,sink；汇聚节点发送ORDER包，ORDER包由ORDER标志位、发送节点地址、各接收节点地址与汇聚节点接收各水声传感节点DATA包的时间、接收DATA包的总时长和结束位组成；汇聚节点发送完ORDER包后，启动ORDER定时器，完成传输顺序广播,ORDER定时器时长TORDER_timer＝Tr_DATA,sink；当ORDER定时器溢出时，表明传输失败，水声传感节点重新进行信道预约；步骤(6)数据传输：水声传感节点i接收到ORDER包后，根据汇聚节点接收DATA包的时间，计算发送DATA包的等待时间Tw_DATA,i；水声传感节点等待相应时间后，向汇聚节点发送DATA包，DATA包由DATA标志位、发送节点地址、接收节点地址、数据、数据校验位和结束位组成；发送完DATA包后，水声传感节点启动DATA定时器，完成数据传输，DATA定时器时长为TDATA_timer＝Tr_DATA,sink–Tw_DATA,i；当DATA定时器溢出时，表明传输失败，水声传感节点重新进行信道预约；步骤(7)传输确认：汇聚节点接收完所有水声传感节点的DATA包后，广播ACK(确认)包，ACK包由ACK标志位、发送节点地址、各数据包接收成功指示位和结束位组成；本轮传输结束，返回到步骤(2)。