基于并發預約的水聲傳感器網絡MAC協議

林 文

(1.閩江學院計算機與控制工程學院,福建 福州 350108；2. 福建省信息處理與智能控制重點實驗室,福建 福州 350108)

0 引 言

海洋面積約占地球面積的71%，遠遠超過陸地面積，海洋對整個人類的生存和社會發展具有重要意義。隨著陸地上無線傳感器網絡的飛速發展，低成本、高可靠性的水下聲傳感器網絡成為近年來的新研究熱點[1-2]。 水下聲傳感器網絡被認為是探索和開發海洋的重要途徑，可為資源保護、污染監測、災害預警、海洋工程、海洋軍事和其他海洋活動提供更好的技術支持[3]。

介質訪問控制(media access control, MAC)協議主要作用是在不發生數據包碰撞的情況下協調網絡中的多個終端節點共享公共信道。由于水下通信主要采用聲波通信，聲信道的帶寬受限使得MAC協議的設計成為水下聲傳感器網絡中的重要支撐技術之一。然而，水下聲信道的一些固有特性，如高傳播延遲，有限的能量和多徑效應等，會使MAC協議的設計面臨諸多挑戰[4-5]。

基于握手接入機制的MAC協議通過控制包交互避免數據包發生碰撞，可以有效地減少隱藏終端和暴露終端等問題，同時水聲信道具有獨特的復用性，所以握手接入機制在吞吐量、端對端時延和功耗等方面具有明顯的優勢[6-7]。陸地上無線傳感器網絡的經典握手機制協議均被利用于水聲傳感器網絡MAC協議的設計，然而傳統的握手協議在水聲傳感器網絡中面臨著信道利用率低和控制包失效等問題[8-9]。

FAMA(floor acquisition multiple access)協議是一種采用載波偵聽的握手協議，它可以較好地解決數據包碰撞問題。……