水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)公平性MAC協(xié)議的研究.pdf

1、水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個新興的研究領(lǐng)域，可應(yīng)用于海洋數(shù)據(jù)搜集、污染監(jiān)控、近?？碧?、災(zāi)難預(yù)防以及分布式戰(zhàn)術(shù)監(jiān)測等，有著廣闊的應(yīng)用前景。介質(zhì)訪問控制(MediaAccess Control，MAC)協(xié)議作為其研究的一個重要方面，任務(wù)是公平合理地控制水聲信道資源的分配，對水下網(wǎng)絡(luò)流量和數(shù)據(jù)傳輸效率有直接影響。
　　水聲通信的信道沖突具有時空不確定性的特點，帶來了基于競爭水聲MAC協(xié)議的不公平問題，引起信道資源使用的不公平性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟还?/p>

2、性。因此，本論文根據(jù)水聲通信的特點，針對鏈路競爭協(xié)議不公平問題從空間公平性和數(shù)據(jù)傳輸公平性兩方面進(jìn)行公平性MAC協(xié)議研究，研究工作概括如下:
　　1)提出了一個響應(yīng)RTS（Request To Send）最先發(fā)送者的介質(zhì)訪問控制協(xié)議(RET-MAC)。PET-MAC協(xié)議采用自適應(yīng)的RTS競爭階段，根據(jù)RTS幀的發(fā)送時刻確定最先發(fā)送RTS幀的節(jié)點，以此來實現(xiàn)空間公平性，并添加CTS(Clear To Send)延遲階段推遲發(fā)送CTS

3、幀，以避免數(shù)據(jù)幀的沖突。此外，該協(xié)議還給出了CTS退避機(jī)制，動態(tài)延長CTS延遲階段的時長，降低數(shù)據(jù)碰撞的概率，并且使用競爭退避機(jī)制調(diào)節(jié)節(jié)點競爭窗口的大小，降低網(wǎng)絡(luò)擁塞和能耗。最后，從CTS最大退避概率和最大吞吐量對RET-MAC協(xié)議的性能進(jìn)行了參數(shù)分析。
　　2)根據(jù)水聲傳播特性定義了時距比和公平性傳輸，并且提出了一種基于MAC層的公平數(shù)據(jù)傳輸策略(FDTS)。首先，F(xiàn)DTS通過隊列管理機(jī)制依據(jù)時距比對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行隊列管理，使得數(shù)據(jù)

4、具有公平的傳輸次序。其次，F(xiàn)DTS使用傳輸控制機(jī)制依據(jù)各節(jié)點自身隊列中最大時距比公平分配信道，從數(shù)據(jù)的角度實現(xiàn)信道競爭的公平性。最后，競爭等待依據(jù)隊列中數(shù)據(jù)幀待發(fā)送的個數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)競爭窗口大小，用于減少數(shù)據(jù)幀或控制幀之間的碰撞概率，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β?，降低網(wǎng)絡(luò)能耗。
　　最后，本文在康涅狄格大學(xué)水下傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗室基于NS-2開發(fā)的Aqua-Sim模擬器中，對所提出的RET-MAC協(xié)議和FDTS策略進(jìn)行了仿真實現(xiàn)，并把仿真結(jié)果與現(xiàn)