本发明专利技术提出一种基于ＣＳＭＡ／ＣＡ的水声网络多址接入方法，所述的方法应用坚持等待步骤，具体包含：当节点处于等待接收ＣＴＳ状态时，节点坚持等待相应的ＣＴＳ，丢弃任何ＲＴＳ，直到收到ＣＴＳ或超时；如果节点侦听到不属于自己的ＣＴＳ（ｘＣＴＳ）、ＤＡＴＡ（ｘＤＡＴＡ）时，则进入静默状态，并相应设置网络分配向量（ＮＡＶ）为值；当节点处于等待接收ＤＡＴＡ状态时，节点坚持等待相应的ＤＡＴＡ，丢弃任何其它帧，直到收到ＤＡＴＡ或超时；当节点处于等待接收ＡＣＫ（ＷＦ＿ＡＣＫ）状态时，节点坚持等待相应的ＡＣＫ，丢弃任何其它帧，直到收到ＡＣＫ或超时，还可以设置，自适应静默步骤，用自适应方式动态设置节点的静默时间。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水声网络领域，具体地说，本专利技术涉及一种基于CSMA/CA的水声网络 多址接入(MAC)方法，我们称之为UW-CSMA/CA协议。
技术介绍
水声网络是在水声通信和网络技术基础上发展出的新兴技术。水声网络一般由若 干节点构成，这些节点通过水声通信机交换信息，协同工作，自组成网。水声网络在海洋测 量、资源勘探、灾害预报以及军事等方面具有广阔的应用前景。水声网络属于广播型网络， 这种网络中，多址接入(MAC)协议确保使用一个广播信道的通信互不干扰，并且进行一定 程度的差错控制，提高传输的可靠性，因此是网络中不可缺少的部分。 目前针对基于竞争的水声MAC协议的研究主要有基于Aloha和基于握手两种方 式。基于ALOHA的协议无法摆脱在高负载时，碰撞概率大、吞吐量低的固有特性。目前基于 握手的协议主要有基于MACA的水声MAC协议，但是MACA协议缺少确认帧，使得可靠性不 高。 CSMA/CA协议使用握手方式，可以有效地减少碰撞；使用确认帧，提高了数据传输 的可靠性；在高负载之下可以保持稳定的吞吐量。CSMA/CA协议的工作过程可以描述如下。 两个节点正在传输数据时，邻居节点如果侦听到不属于自己的RTS/CTS/DATA(下文中用 xRTS， xCTS， xDATA， xACK表示不属于自己的分组)，则根据实际情况设置自己的网络分配向 量(NAV)，并进入静默状态，保证当前正在进行的通信不被干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，为克服基于ALOHA协议碰撞概率大、MACA协议可靠性低等缺 点，从而在载波侦听多址避碰(CSMA/CA)协议的基础上进行改进，专利技术了一种基于CSMA/CA 协议的水声网络多址接入方法，称之为UW-CSMA/CA协议。 —种基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，该方法针对处于通信中的节点用坚 持等待策略提高系统的吞吐量，所述的通信中的节点包含等待接收CTS的节点，等待接收 DATA的节点和等待接收ACK的节点，所述的坚持等待策略具体包含 当节点处于等待接收CTS(WF—CTS)状态时，节点坚持等待相应的CTS，丢弃任何 RTS，直到收到CTS或超时；如果节点侦听到任何不属于自己的CTS(xCTS)、不属于自己的 DATA(xDATA)时，则进入静默状态，并相应设置网络分配向量(NAV)为值； 当节点处于等待接收DATA(WF_DATA)状态时，节点坚持等待相应的DATA,丢弃任 何其它帧，直到收到DATA或超时； 当节点处于等待接收ACK (WF_ACK)状态时，节点坚持等待相应的ACK，丢弃任何其 它帧，直到收到ACK或超时。 所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的节点使用坚 持等待策略，针对共享该传输介质的若干节点，所述的若干节点包含空闲状态节点，静默状态节点，退避状态节点和等待接收CTS状态的节点，还可以采用自适应静默策略，所述的自 适应静默策略用自适应方式动态设置节点的静默时间，保证正在进行的通信不被干扰且提 高信道利用率； 所述的静默策略，具体包含如下步骤 当节点侦听到不属于自己的DATA时(xDATA)时，重新设置自己的网络分配向量 (NAV)为QUIET—DATA ; 当节点侦听到不属于自己的ACK(xACK)时，立即结束静默进入IDLE状态。所述的 基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的QUIET_DATA 间； 为QUIET—DATA二2i隨+Tack;其中，t^为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，T^为ACK帧的发送时所述的IDLE状态，用于接收数据包。所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的方法，针对发 送节点A和接收节点B的一次收发具体包含如下步骤 (1)节点在空闲时，处于接收数据包的状态； (2)如果节点接收到其他节点通信的RTS、CTS或DATA，则进入静默状态，并根据帧 信息启动静默定时器； (3)当节点A有数据要向节点B发送时，A首先对信道进行一段时间的载波侦听； (4)如果A侦听到载波，则进行随机退避，然后重新尝试载波侦听； (5)如果A在一段时间内检测到信道空闲，则向B发送RTS消息，并启动等待定时 器，等待B回复CTS ;其中，所述的定时器设置为WAIT_RTS = 2 t max+T。ts ; t mx为根据节点 最大通信距离计算出的传播延迟，T。ts为CTS帧的发送时间； (6)B接收到A发出的RTS后，发送CTS消息，并启动等待定时器，等待A发送DATA ; 其中，所述的定时器设置为WAIT_CTS = 2 、ax+Tdata ; t^为根据节点最大通信距离计算出 的传播延迟，Tdata为DATA帧的发送时间； (7)如果A在等待CTS的状态下超时，则A增大竞争窗口 ，进行随机退避，转到 (2); (8)如果A在等待CTS的状态下侦听到其它节点通信的CTS或DATA,则进入静默 状态，并启动静默定时器； (9)如果A接收到B的CTS，则A减小竞争窗口 ，发送数据DATA,并启动等待定时 器，等待ACK;其中，所述的等待定时器设置为WAIT_DATA = 2、ax+Ta。k; t,为根据节点最 大通信距离计算出的传播延迟，Ta。k为ACK帧的发送时间； (10)如果B在等待DATA的状态下超时，则转到(1); (11)如果B正确接收到A发送的数据，则发送ACK，并转到(1)，向上层递交数据； (12)如果A等待ACK的状态下超时，则进行随机退避，转到(2); (13)如果A收到B的ACK，则传输成功，转到(1); (14)如果节点在静默状态下侦听到其他节点通信的ACK，则立即结束静默，转到 (1)。 为实现上述目的，UW-CSMA/CA协议基于CSMA/CA协议，并且对CSMA/CA进行了以下两点改进，这两点改进显著提高了协议在水声环境中的吞吐量。 1.坚持等待策略当节点处于WF_CTS状态时，节点坚持等待相应的CTS。丢弃任何RTS，直到收到CTS或超时。但是，如果节点侦听到任何xCTS、 xDATA，则进入静默状态并设置NAV为相应值；当节点处于WF_DATA状态时，节点坚持等待相应的DATA。丢弃任何其它帧，直到收到DATA或超时；当节点处于WF_ACK状态时，节点坚持等待相应的ACK。丢弃任何其它帧，直到收到DATA或超时。 2.自适应静默策略当节点侦听到xDATA时，重新设置自己的NAV为QUIET_DATA ;当节点侦听到xACK时，立即结束静默进入IDLE状态。其中<formula>formula see original document page 6</formula>为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，Ta。k为ACK帧的发送时间。 本专利技术的优点在于，在水声环境高误码率、高传播延迟的条件下工作，和原始CSMA/CA协议相比显著提高了吞吐量，具有更高的可靠性和稳定性。附图说明 图1为CSMA/CA协议的握手时序图； 图2为本专利技术的示意图，其中，<formula>formula see original document page 6</formula> 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于ＣＳＭＡ／ＣＡ的水声网络多址接入方法，该方法针对处于通信中的节点用坚持等待策略提高系统的吞吐量，所述的通信中的节点包含等待接收ＣＴＳ的节点，等待接收ＤＡＴＡ的节点和等待接收ＡＣＫ的节点，所述的坚持等待策略具体包含：当节点处于等待接收ＣＴＳ状态时，节点坚持等待相应的ＣＴＳ，丢弃任何ＲＴＳ，直到收到ＣＴＳ或超时；如果节点侦听到任何不属于自己的ＣＴＳ、不属于自己的ＤＡＴＡ时，则进入静默状态，并相应设置网络分配向量为值；当节点处于等待接收ＤＡＴＡ状态时，节点坚持等待相应的ＤＡＴＡ，丢弃任何其它帧，直到收到ＤＡＴＡ或超时；当节点处于等待接收ＡＣＫ状态时，节点坚持等待相应的ＡＣＫ，丢弃任何其它帧，直到收到ＡＣＫ或超时。
【技术特征摘要】
一种基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，该方法针对处于通信中的节点用坚持等待策略提高系统的吞吐量，所述的通信中的节点包含等待接收CTS的节点，等待接收DATA的节点和等待接收ACK的节点，所述的坚持等待策略具体包含当节点处于等待接收CTS状态时，节点坚持等待相应的CTS，丢弃任何RTS，直到收到CTS或超时；如果节点侦听到任何不属于自己的CTS、不属于自己的DATA时，则进入静默状态，并相应设置网络分配向量为值；当节点处于等待接收DATA状态时，节点坚持等待相应的DATA，丢弃任何其它帧，直到收到DATA或超时；当节点处于等待接收ACK状态时，节点坚持等待相应的ACK，丢弃任何其它帧，直到收到ACK或超时。2. 根据权利要求1所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的节点使用坚持等待策略，针对共享该传输介质的若干节点，所述的若干节点包含空闲状态节点，静默状态节点，退避状态节点和等待接收CTS状态的节点，还可以采用自适应静默策略，所述的自适应静默策略用自适应方式动态设置节点的静默时间，保证正在进行的通信不被干扰且提高信道利用率；所述的静默策略，具体包含如下步骤当节点侦听到不属于自己的DATA时，重新设置自己的网络分配向量(NAV)为QUIET_DATA ;当节点侦听到不属于自己的ACK时，立即结束静默进入IDLE状态。3. 根据权利要求2所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的QUIET_DATA为QUIET_DATA = 2 t max+Tack ;其中，t max为根据节点最大通信距离计算出的传播延迟，Tack为ACK帧的发送时间；所述的IDLE状态，用于接收数据包。4. 根据权利要求2所述的基于CSMA/CA的水声网络多址接入方法，其特征在于，所述的方法，针对发送节点A和接收节点B的一次收发具体包含...
【专利技术属性】
技术研发人员：房栋，李宇，黄海宁，尹力，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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